NOIR DE CARBONE

Les formulateurs d'élastomères préfèrent le noir de fourneau renforçant à la silice précipitée dans les pneus de poids lourds, les pneus miniers et les articles techniques en caoutchouc car ses bords de cristallites graphitiques hydrophobes lient directement les polymères hydrocarbonés en une gaine de caoutchouc lié (bound rubber) à haut module sans nécessiter d'agents de couplage organosilanes coûteux ni d'étapes de mélange de silanisation émettrices d'éthanol, tout en conférant simultanément une conductivité antistatique permanente et une résistance aux UV. De même, les formulateurs de revêtements, plastiques et encres choisissent CI 77266 plutôt que l'oxyde de fer noir (Pigment Black 11), le graphite naturel, le charbon végétal activé et le noir d'os parce que le carbone paracristallin colloïdal offre un pouvoir colorant 5 à 10 fois supérieur, une profondeur optique noir piano inégalée, une densité squelettique 60 % plus faible (1,80 g/cm3 contre 4,80 g/cm3 pour la magnétite), une stabilité thermique bien supérieure à 300 °C et une surface spécifique externe non poreuse totalement accessible aux liants résineux.

Fourni commercialement sous forme de granulés perlés fluides à faible émission de poussière (densité apparente tassée/déversée de 320 à 520 g/L) pour le compoundage automatisé en vrac ou sous forme de poudre fluide (fluffy powder, densité apparente de 60 à 240 g/L) pour les dispersions liquides, les qualités commerciales sont conçues en ajustant indépendamment la surface spécifique (surface spécifique à l'azote NSA de 7 à >1 100 m2/g) et la structure de ramification des agrégats (indice d'absorption d'huile OAN de 35 à >320 mL/100 g). L'ajustement du code caoutchouc ASTM D1765 exact (de N110 à N990), de la spécification de pigment post-oxydé, de la qualité pour contact alimentaire à faible teneur en HAP ou de la spécification de noir d'acétylène ultra-pur garantit une dispersion, une rhéologie et une durabilité d'utilisation finale optimales.

Numéro CAS : 1333-86-4 (Le noir d'acétylène est également référencé dans certains inventaires régionaux sous le numéro CAS 39345-88-5)
Numéro CE : 215-609-9
Formule Moléculaire : C (Carbone élémentaire paracristallin sp2)
Poids Moléculaire : 12,011 g/mol
Nom INCI : CARBON BLACK / CI 77266 (Désignation d'additif colorant cosmétique de haute pureté approuvée par la FDA américaine : D&C Black No. 2 ; Colour Index : C.I. Pigment Black 7 / C.I. 77266)
Numéro E : E152 (Code européen historique pour le noir de carbone issu d'hydrocarbures ; non autorisé comme additif alimentaire direct dans l'UE où le charbon végétal activé à la vapeur E153 est utilisé, tandis que le noir de carbone de haute pureté est autorisé pour les plastiques destinés au contact alimentaire selon le règlement UE 10/2011 FCM n° 411 et l'US FDA 21 CFR 178.3297)
Point de Fusion : > 3 550 °C (Ne fond pas à pression atmosphérique ; se sublime directement de l'état solide à l'état gazeux entre 3 650 et 3 900 °C sous atmosphère inerte)
Point d'Ébullition : Environ 4 200 à 4 827 °C (Point de sublimation / vaporisation du carbone élémentaire à 101,3 kPa ; solide totalement non volatil aux températures ambiantes et de mise en œuvre des polymères)
Viscosité : Non applicable en tant que solide sec pur (Solide non fusible en poudre ou en granulés perlés ; dans les bases de broyage liquides pour revêtements chargées de 15 % à 25 % m/m de Pigment Black 7, la viscosité dynamique s'étend de 150 à 2 500 mPa·s à 25 °C selon la structure et l'oxydation de surface, tandis que dans les mélanges de caoutchouc chargés à 50 phr de noir de fourneau, la viscosité Mooney ML(1+4) à 100 °C est comprise entre 45 et 95 MU)
Densité : Densité squelettique réelle de 1,75 à 1,95 g/cm3 à 20 °C (typiquement 1,80 à 1,86 g/cm3 par pycnométrie à l'hélium) ; Densité apparente déversée de 320 à 520 g/L (0,32 à 0,52 g/cm3) pour les granulés perlés et de 60 à 240 g/L (0,06 à 0,24 g/cm3) pour la poudre fluide

Synonymes les Plus Fréquemment Rencontrés :
Noir de carbone
Noir de fourneau
Noir d'huile
Pigment Black 7
C.I. Pigment Black 7
C.I. 77266
CI 77266
Noir d'acétylène
Noir thermique
Noir de tunnel
Noir de gaz
Noir de lampe
Noir de fumée
D&C Black No. 2
Carbone colloïdal
Carbone paracristallin
Carbone aciniforme
Noir de carbone conducteur
Noir de fourneau super-abrasion (SAF)
Noir de fourneau super-abrasion intermédiaire (ISAF)
Noir de fourneau haute abrasion (HAF)
Noir de fourneau extrusion rapide (FEF)
Noir de fourneau usage général (GPF)
Noir de fourneau semi-renforçant (SRF)
Noir thermique moyen (MT)
Karbon Siyahı
Karbon Karası
Fırın Siyahı
Asetilen Siyahı
Termal Siyah
Pigment Siyah 7

QU'EST-CE QUE LE NOIR DE CARBONE ?

Connu dans le commerce chimique turc sous les noms de Karbon Siyahı, Karbon Karası, Fırın Siyahı ou Pigment Siyah 7, le noir de carbone est un nanomatériau industriel de précision composé de carbone élémentaire (symbole chimique C, n° CAS 1333-86-4, n° CE / EINECS 215-609-9, Colour Index Pigment Black 7, C.I. 77266). Plutôt que d'exister sous forme de grains cristallins individuels discrets comme les charges minérales broyées ou sous forme de plaquettes plates macroscopiques comme le graphite naturel en paillettes, ce carbone paracristallin colloïdal est constitué d'agrégats aciniformes (en grappe de raisin) submicroniques formés par la nucléation en phase vapeur et la fusion covalente de nodules de carbone sphériques (8 à 500 nm) présentant des couches de carbone turbostratiques disposées concentriquement.
La production industrielle de noir de fourneau, noir thermique, noir d'acétylène, noir de gaz et noir de lampe est réalisée dans des réacteurs fermés contrôlés par ordinateur, soit par combustion partielle d'hydrocarbures, soit par pyrolyse thermique sans oxygène. En modifiant l'aromaticité de la matière première, la température du réacteur (1 200 à 2 200 °C), le temps de séjour en millisecondes, les additifs de contrôle de structure au potassium alcalin et le positionnement du quench d'eau, les fabricants ajustent le diamètre des particules primaires, la complexité de ramification des agrégats et les groupes fonctionnels oxygénés de surface pour répondre aux exigences spécifiques des élastomères, des thermoplastiques, des revêtements, des encres d'imprimerie ou des batteries.

Les acheteurs et les formulateurs doivent strictement distinguer le Pigment Black 7 manufacturé (CAS 1333-86-4) des suies de combustion non réglementées (suie de cheminée ou de gaz d'échappement diesel, un sous-produit hétérogène de déchet contaminé par 20 % à 50 %+ de cendres volantes inorganiques, de goudrons piégés et de résidus carbonés imbrûlés), du charbon actif (CAS 7440-44-0, un charbon à microporosité interne produit par activation à la vapeur ou chimique de charbon, bois ou coques de noix de coco pour l'adsorption gaz/liquide), du charbon végétal / biochar (E153, CAS 7440-44-0, charbon végétal activé à la vapeur autorisé comme colorant alimentaire direct) et du noir d'os (C.I. Pigment Black 9, CAS 8021-99-6, os animaux calcinés contenant 80 % à 85 % de phosphate tricalcique et seulement 10 % à 15 % de carbone).
Au sein du marché commercial du C.I. 77266 lui-même, les équipes d'approvisionnement doivent également faire la distinction entre les qualités de renfort du caoutchouc standard ASTM D1765 (séries N100 à N900, telles que N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 et N990), les qualités de pigments de spécialité (qualités haute couleur, couleur moyenne, couleur normale et basse couleur, souvent post-oxydées pour revêtements, encres et plastiques), les qualités haute pureté pour contact alimentaire à faible teneur en HAP (conformes aux normes US FDA 21 CFR 178.3297 et au règlement UE 10/2011), et les qualités conductrices de noir de fourneau ou noir d'acétylène conçues pour les plastiques à décharge électrostatique (ESD), les blindages de câbles d'énergie haute tension et les électrodes de batteries lithium-ion.

STRUCTURE CHIMIQUE, NANOSTRUCTURE ET MORPHOLOGIE HIÉRARCHIQUE DU NOIR DE CARBONE

Pour comprendre pourquoi le noir de fourneau renforce les élastomères, pourquoi le Pigment Black 7 fin absorbe les rayons ultraviolets solaires et confère une profondeur noir piano aux revêtements, et pourquoi le noir d'acétylène conduit les électrons à travers les polymères isolants, il convient d'examiner son organisation cristallographique interne, sa hiérarchie morphologique à trois niveaux et la chimie de ses hétéroatomes de surface.

1. Microstructure Graphitique Turbostratique / Paracristalline :
À l'intérieur de chaque nodule primaire sphérique de noir de carbone, les atomes de carbone hybridés sp2 (avec une longueur de liaison aromatique C-C dans le plan de 0,142 nm) sont agencés en plans basaux hexagonaux de type graphène empilés en petits domaines cristallites typiquement de 1,5 à 3,0 nm de large (La) et de 1,2 à 2,0 nm d'épaisseur (Lc, comprenant 3 à 6 feuillets aromatiques de carbone parallèles). Contrairement au graphite hexagonal macro-cristallin—qui présente une séquence d'empilement tridimensionnelle régulière ABAB avec un espacement interlamellaire exact (d002) de 0,3354 nm et une densité réelle de 2,26 g/cm3—les cristallites de carbone paracristallin présentent un désordre rotationnel et translationnel (« turbostratique ») autour de l'axe c, élargissant l'espacement interlamellaire d002 à 0,350–0,365 nm et conférant une densité squelettique réelle de 1,75 à 1,95 g/cm3.
La microscopie électronique à transmission haute résolution (HRTEM) et la spectroscopie Raman (caractérisée par la bande de désordre D vers 1 350 cm-1 et la bande graphitique G vers 1 580 cm-1) démontrent que ces cristallites turbostratiques sont orientées concentriquement autour du centre du nodule à la manière des couches d'un oignon. Parce que l'enveloppe externe expose des plans basaux graphitiques denses ainsi que des bords prismatiques de cristallites de haute énergie tandis que le noyau interne demeure plus amorphe, la surface du noir de fourneau et du noir de tunnel fournit des sites d'adsorption hautement énergétiques qui lient les chaînes de polymères de caoutchouc et les agents de dispersion conjugués pi.

2. Hiérarchie Morphologique à Trois Niveaux (Particules Primaires -> Agrégats -> Agglomérats) :
- Niveau 1 — Particules Primaires (Nodules, 8 nm à 500 nm) : Dès la première milliseconde de la pyrolyse d'hydrocarbures, les précurseurs aromatiques polycycliques se nucléent en gouttelettes de carbone sphériques appelées particules primaires ou nodules. Le diamètre arithmétique moyen des nodules primaires s'étend de 8 à 15 nm dans les noirs de gaz et noirs de fourneau haute couleur (HC), de 15 à 25 nm dans les qualités de bande de roulement de fourneau super-abrasion et super-abrasion intermédiaire (N110, N220, N234), de 28 à 35 nm dans le noir de fourneau haute abrasion (HAF N330), de 40 à 75 nm dans les qualités de fourneau à extrusion rapide, usage général et semi-renforçantes (N550, N660, N772), et de 150 à 500 nm dans le noir thermique moyen (N990). À l'exception du noir thermique grossier N990 (où des sphères distinctes coexistent avec des paires fusionnées), les particules primaires n'existent pas sous forme de sphères isolées hors du réacteur.
- Niveau 2 — Agrégats Primaires (50 nm à 1 000 nm, l'Unité Dispersible Indivisible) : Au sein de la zone de réaction à haute température, les nodules primaires en collision sont soudés par des couches continues de carbone graphitique pour former des chaînes et grappes ramifiées tridimensionnelles rigides, liées par covalence, appelées agrégats primaires (formellement désignés sous le nom de carbone aciniforme). L'agrégat primaire est l'unité fondamentale et indivisible du C.I. Pigment Black 7 ; même le cisaillement intense d'un mélangeur interne Banbury ou le broyage à microbilles de zircone de haute énergie ne peuvent rompre les liaisons carbone-carbone covalentes au sein d'un agrégat. La complexité de ramification de l'agrégat et le volume de vide interne définissent la « structure » de la nuance (quantifiée par l'indice d'absorption d'huile, OAN, en mL/100 g) : les nuances à haute structure (OAN de 115 à >320 mL/100 g) comportent des réseaux d'agrégats ouverts et largement ramifiés qui piègent les chaînes de polymères (« caoutchouc occlus ») et créent des voies conductrices à faible seuil, tandis que les nuances à basse structure (OAN de 35 à 75 mL/100 g) forment des grappes compactes qui réduisent la viscosité et optimisent la brillance.
- Niveau 3 — Agglomérats (1 micron à >100 microns) et Granulés Perlés (0,3 mm à 2,0 mm) : Après extinction à l'eau et collecte dans les filtres à manches, les agrégats primaires s'attirent par des forces physiques de van der Waals et électrostatiques pour former des amas lâches et fragiles appelés agglomérats. Pour éliminer la poussière volante et permettre le transport pneumatique en vrac, les agglomérats fluides sont compactés par granulation humide à broches ou à sec en tambour pour donner des billes sphériques (0,3 à 2,0 mm de diamètre). Pendant le compoundage ou le broyage, le cisaillement mécanique doit rompre complètement les billes et désagglomérer les agglomérats de van der Waals pour reformer des agrégats primaires discrets.

3. Chimie de Surface et Groupes Fonctionnels Oxygénés :
Alors que le cœur du noir de carbone est composé de 95,0 % à 99,9 % de carbone élémentaire, les bords externes des cristallites portent de l'hydrogène chimisorbé (0,2 % à 0,8 % m/m), de l'oxygène (0,2 % à 1,5 % m/m dans les noirs de fourneau standards ; 3,0 % à 15,0 % m/m dans les noirs de gaz et les noirs de pigments post-oxydés), et des traces de soufre issu de la charge (0,1 % à 1,2 % m/m dans les noirs de fourneau d'huile ; < 0,02 % dans le noir d'acétylène et le noir thermique). Les atomes d'oxygène de surface forment des acides carboxyliques acides (-COOH), des lactones/lactols (-C(=O)O-), des hydroxyles phénoliques (-OH) et des groupes quinones/carbonyles (-C=O). Les noirs de fourneau d'huile standards ont une faible teneur en oxygène de surface (teneur en matières volatiles < 1,5 %) et un pH de suspension aqueuse neutre à alcalin (6,5 à 10,0), favorisant des vitesses normales de vulcanisation au soufre dans le caoutchouc, tandis que les noirs de pigments post-oxydés portent des monocouches denses carboxyliques et phénoliques (teneur en matières volatiles de 3,5 % à 15,0 %, pH 2,0 à 4,5) qui ancrent les dispersants polymériques à fonction amine dans les revêtements et les encres.

PROCÉDÉS DE PRODUCTION ET DE FABRICATION DU NOIR DE CARBONE

Le noir de carbone commercial est fabriqué dans des réacteurs industriels fermés, sous contrôle strict des paramètres, selon deux voies thermochimiques fondamentales : la combustion partielle (pyrolyse thermo-oxydative incomplète, où une flamme d'hydrocarbures craque la charge d'alimentation injectée) et la décomposition thermique pure (pyrolyse exempte d'oxygène). Cinq procédés de fabrication industrielle définissent l'approvisionnement commercial mondial :

- Le Procédé du Noir de Fourneau d'Huile (>90 % à 95 % de la Production Mondiale) : Dans un réacteur de fourneau d'huile fermé garni de réfractaire, de l'air préchauffé et du gaz naturel sont brûlés tangentiellement dans une chambre de combustion pour générer un plasma turbulent à grande vitesse entre 1 400 et 1 900 °C. Une huile aromatique lourde préchauffée et atomisée—comme l'huile de décantation de craquage catalytique fluide (FCC), le distillat de goudron de houille ou le goudron d'éthylène de vapocraqueur—est injectée radialement dans l'étranglement étroit du réacteur. En 1 à 100 millisecondes, l'huile aromatique se vaporise et se pyrolyse en nodules primaires qui fusionnent en agrégats aciniformes. Lors de la fabrication de nuances à basse structure (comme le N326 ou les noirs de pigments à basse structure), des traces de solutions aqueuses d'hydroxyde de potassium (KOH) ou de chlorure de potassium (KCl) sont co-injectées dans la flamme : les cations potassium ionisés (K+) chargent positivement les nodules de carbone naissants afin qu'ils se repoussent, supprimant ainsi la ramification des agrégats et abaissant la structure OAN ! À la milliseconde précise requise pour stopper la croissance des nodules à la surface spécifique ciblée, des pulvérisations d'eau sous pression refroidissent le flux réactionnel en dessous de 800 °C. L'aérosol refroidi traverse des échangeurs de chaleur, des filtres à manches à membrane PTFE, un micro-broyeur, des séparateurs magnétiques de grains et des granulateurs humides ou à sec.

- 2. Le Procédé du Noir Thermique (ASTM N990 / N991) : Fonctionne selon un procédé régénératif discontinu à deux réacteurs utilisant du gaz naturel (méthane, CH4) en l'absence totale d'air ou d'oxygène. Tandis qu'un four à empilage réfractaire est chauffé à 1 300–1 400 °C par la combustion d'un mélange méthane-air, le four jumeau préchauffé est purgé d'air et alimenté en gaz méthane pur. Dans cet environnement privé d'oxygène, le méthane se craque thermiquement sur les briques réfractaires incandescentes pour former de grosses particules de carbone sphériques (150 à 500 nm de diamètre, NSA de 7 à 11 m2/g, OAN de 38 à 45 mL/100 g) et de l'hydrogène gazeux (CH4 -> C + 2 H2), qui est recyclé pour chauffer le four alternatif. Le craquage thermique étant dépourvu de collisions turbulentes de flamme, le noir thermique se compose de sphères individuelles ultra-grossières et de courtes chaînes soudées présentant la plus faible surface spécifique et la structure la plus basse parmi toutes les nuances commerciales de C.I. 77266.

- 3. Le Procédé du Noir d'Acétylène (Qualité Conductrice et Batterie Ultra-Pure) : Contrairement au craquage endothermique du méthane, la décomposition thermique de l'acétylène gazeux purifié (C2H2 -> 2 C + H2, variation d'enthalpie delta H = -227 kJ/mol) est fortement exothermique. Une fois une cornue réfractaire préchauffée à environ 800 °C, l'acétylène gazeux purifié est introduit en continu sans air ni oxygène ; la décomposition exothermique s'auto-entretient à des températures adiabatiques de 1 800 à 2 200 °C. Cet auto-échauffement extrême recuit les feuillets de carbone en un réseau turbostratique hautement cristallin, partiellement graphitisé, d'une pureté chimique remarquable (>= 99,5 % à 99,9 % de C, cendres <= 0,02 %–0,05 %, métaux de transition traces Fe/Cu/Ni < 5 à 20 ppm, humidité <= 0,1 %) et d'une structure d'agrégats en chaîne très développée (OAN de 180 à >300 mL/100 g). Comme sa structure graphitique résiste à l'écrasement des billes, le noir d'acétylène est fourni sous forme de poudre non perlée ou légèrement compressée.

- 4. Le Procédé du Noir de Gaz (au Rouleau Oxydatif / Noir de Tunnel) : Dérivé de l'ancien procédé au tunnel et exploité dans les usines modernes sous forme de procédé au rouleau oxydatif de noir de gaz, de l'huile de goudron de houille vaporisée transportée par un gaz riche en hydrogène est brûlée dans des rangées de micro-flammes de diffusion en croissant venant lécher des rouleaux d'acier refroidis à l'eau tournant à l'air libre. Cette flamme oxydante produit des nodules primaires ultra-fins (10 à 30 nm, BET NSA de 90 à >350 m2/g) pourvus de surfaces naturellement oxydées et acides (teneur en matières volatiles de 4 % à 6 %, pH de 3,0 à 5,0) idéales pour les revêtements noir profond et les encres d'imprimerie.

- 5. Le Procédé du Noir de Lampe : La plus ancienne méthode de production industrielle, dans laquelle des huiles aromatiques lourdes sont brûlées dans des bacs en fonte sous un tirage d'air restreint à faible vitesse, sous une hotte réfractaire. La flamme laminaire produit des nodules primaires grossiers à distribution étendue (60 à 200 nm, NSA de 16 à 30 m2/g) soudés en agrégats de haute structure (OAN de 100 à 130 mL/100 g). Le noir de lampe confère un sous-ton gris-bleuté caractéristique et résiste à la floculation (ségrégation « flooding and floating ») lorsqu'il est mélangé à du dioxyde de titane grossier dans des peintures grises.

- 6. Modification de Surface Oxydative Post-Réacteur (Noirs de Pigments Après-Traités) : Pour les laques de base pour automobiles d'origine (OEM), les émaux industriels à haute brillance et les encres pour jet d'encre/offset, les noirs de fourneau ou les noirs de gaz subissent une oxydation post-réacteur entre 300 et 600 °C à l'aide d'ozone (O3), de dioxyde d'azote / acide nitrique (NO2 / HNO3), de peroxyde d'hydrogène ou d'air chaud. Cette post-oxydation greffe une monocouche dense de groupes carboxyliques, lactoniques et phénoliques sur le Pigment Black 7 (portant la teneur en matières volatiles à 3,5 %–15,0 % m/m et abaissant le pH à 2,0–4,0), diminuant la viscosité des bases de broyage et décuplant la profondeur optique de la teinte.
Ataman Kimya opère en tant que fournisseur et distributeur international de produits chimiques proposant des qualités commerciales de noir de carbone—notamment des noirs de fourneau renforçants pour caoutchouc ASTM, du noir thermique, des qualités de spécialité Pigment Black 7 et des noirs conducteurs / d'acétylène—provenant de sites de production mondiaux réputés.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES DU NOIR DE CARBONE

Les constantes physiques quantitatives du carbone élémentaire sp2 paracristallin et les plages de spécifications analytiques des qualités commerciales ASTM pour caoutchouc, pigments de spécialité et nuances conductrices de noir de carbone (CAS 1333-86-4, CE 215-609-9, C.I. 77266) sont détaillées ci-après avec leurs méthodes d'essai normalisées de référence :
Symbole et Formule Chimiques : C (Carbone élémentaire hybridé sp2 paracristallin)
Poids Atomique / Moléculaire : 12,011 g/mol
Numéro de Registre CAS : 1333-86-4 (Le noir d'acétylène est également répertorié sous le numéro 39345-88-5)
Numéro CE / EINECS : 215-609-9
Désignation Colour Index : C.I. Pigment Black 7 (P.Bk.7) / N° de constitution C.I. 77266
Désignation INCI : CARBON BLACK / CI 77266 (Qualité cosmétique haute pureté US FDA : D&C Black No. 2)
État Physique et Aspect (à 20 °C et 101,3 kPa) : Solide inodore d'un noir de jais profond fourni sous forme de granulés perlés sphériques fluides (0,3 à 2,0 mm de diamètre) ou de poudre fluide finement divisée
Titre en Carbone Élémentaire : 95,0 % à 99,9 % m/m C (97,0 % à 99,5 % m/m dans les noirs de fourneau standards et les noirs thermiques ; >= 99,5 % à 99,9 % m/m dans le noir d'acétylène ; 85,0 % à 96,0 % m/m dans les noirs de gaz et de pigments fortement post-oxydés où l'oxygène chimisorbé représente 3,0 % à 14,0 % m/m)
Dimensions Cristallographiques (DRX / HRTEM) : Longueur de liaison C-C dans le plan 0,142 nm ; Largeur latérale des cristallites (La) 1,5 à 3,0 nm ; Épaisseur de l'empilement des cristallites (Lc) 1,2 à 2,0 nm (3 à 6 feuillets de graphène) ; Espacement interlamellaire turbostratique (d002) 0,350 à 0,365 nm (contre 0,3354 nm pour le graphite hexagonal idéal)
Point de Fusion / Température de Sublimation (à 101,3 kPa) : > 3 550 °C (Ne forme pas de phase liquide à pression atmosphérique ; se sublime entre 3 650 et 3 900 °C sous gaz inerte ; le point triple se situe à ~10,8 MPa et ~4 300–4 500 °C)
Point d'Ébullition / de Vaporisation (à 101,3 kPa) : Environ 4 200 à 4 827 °C
Température de Début d'Oxydation Thermique / d'Inflammation dans l'Air (ATG / Four BAM) : 315 à 450 °C pour les noirs de fourneau et de pigments fins standards ; > 500 à 600 °C pour le noir thermique grossier N990 et le noir d'acétylène graphitisé (température minimale d'inflammation en nuage de poussière MIT typiquement > 500 à 620 °C selon EN 50281 / CEI 61241)
Densité Réelle / Squelettique (Pycnométrie à l'Hélium, ASTM D2638 / ISO 787-10) : 1,75 à 1,95 g/cm3 à 20 °C (valeur usuelle pour les calculs de formulation : 1,80 à 1,86 g/cm3)
Densité Apparente Déversée / en Vrac (ASTM D1513) : Qualités en granulés perlés : 320 à 520 g/L (0,32 à 0,52 g/cm3, avec les billes conductrices de haute structure à 280–340 g/L et les billes pour caoutchouc de basse structure à 440–520 g/L) ; Qualités en poudre fluide : 60 à 240 g/L (0,06 à 0,24 g/cm3)
Diamètre Arithmétique Moyen des Particules Primaires (Nodules) (MET, ASTM D3849) : 8 à 500 nm (8–15 nm pour les noirs de pigments haute couleur HC ; 16–24 nm pour les noirs de pigments couleur moyenne MC et les noirs de bande de roulement N110/N220 ; 26–35 nm pour le noir N330 HAF et les noirs couleur normale RC ; 40–80 nm pour les noirs N550 FEF, N660 GPF, N772 SRF et basse couleur LC ; 60–200 nm pour le noir de lampe ; 150–500 nm pour le noir thermique moyen N990)
Diamètre Hydrodynamique / de Stokes des Agrégats Primaires (Photocédimentométrie Centrifuge, ASTM D3849 / DCP) : 50 à 1 000 nm (généralement 80 à 350 nm pour les qualités de fourneau)
Surface Spécifique à l'Azote (NSA par BET Multipoint, ASTM D6556 / ISO 4652) : 7,0 à >1 100,0 m2/g (7–11 m2/g pour N990 ; 26–32 m2/g pour N772 ; 33–38 m2/g pour N660 ; 38–44 m2/g pour N550 ; 74–82 m2/g pour N330 ; 110–125 m2/g pour N220/N234 ; 125–145 m2/g pour N110 ; 150–560 m2/g pour les noirs de pigments haute couleur ; 60–1 200 m2/g pour les noirs de fourneau conducteurs et supraconducteurs)
Surface Spécifique par Épaisseur Statistique (STSA / Surface Externe, ASTM D6556) : 7,0 à 600,0 m2/g (mesure la surface externe des agrégats accessible aux macromolécules de caoutchouc, à l'exclusion des micropores internes < 2,0 nm)
Indice d'Adsorption d'Iode (IAN, ASTM D1510 / ISO 1304) : 6,0 à >300,0 mg I2/g de noir de carbone (~9 mg/g pour N990 ; ~30 mg/g pour N772 ; ~36 mg/g pour N660 ; ~43 mg/g pour N550 ; ~82 mg/g pour N330 ; ~121 mg/g pour N220 ; ~145 mg/g pour N110 ; noter que l'oxygène de surface diminue l'indice IAN sur les noirs de pigments oxydés)
Indice d'Absorption d'Huile (OAN, anciennement absorption DBP, ASTM D2414 / ISO 4656) : 35,0 à >330,0 mL/100 g (38–44 mL/100 g pour N990 ; 65 mL/100 g pour N772 ; 72 mL/100 g pour N326 à basse structure ; 90 mL/100 g pour N660 ; 102 mL/100 g pour N330 ; 114 mL/100 g pour N220 ; 121 mL/100 g pour N550 ; 125 mL/100 g pour N234 ; 45–130 mL/100 g pour les qualités pigments ; 180–330+ mL/100 g pour le noir d'acétylène et les qualités de fourneau extra-conductrices)
Indice d'Absorption d'Huile Échantillon Comprimé (COAN / 24M4 DBP, ASTM D3493) : 35,0 à 200,0 mL/100 g (mesuré après quatre compressions à 165 MPa pour évaluer la structure persistante des agrégats après compoundage à fort cisaillement ; valeurs caoutchouc typiques : ~38 mL/100 g pour N990, ~74 mL/100 g pour N660, ~85 mL/100 g pour N550, ~88 mL/100 g pour N330, ~98 mL/100 g pour N220, ~102 mL/100 g pour N234)
Force Colorante (Tint Strength, ASTM D3265 / ISO 5435, % du noir de référence ITRB) : 20 % à 155 % (~25 % pour N990 ; ~55 %–60 % pour N660/N550 ; ~102 %–105 % pour N330 ; ~115 %–125 % pour N220/N110 ; jusqu'à 135 %–155 % pour les noirs de pigments fins)
Indice d'Intensité du Noir / Jetness (My, DIN 55979 / CIELAB L*) : My 210 à 235 pour les noirs de couleur normale (RC) ; My 240 à 260 pour les noirs de couleur moyenne (MC) ; My 265 à >300 (avec CIELAB L* < 1,0 à 3,0) pour les noirs haute couleur (HC) post-oxydés pour couches de base automobiles
Teneur en Matières Volatiles (Chauffage à 950 °C pendant 7 minutes, DIN 53552 / ASTM D1620) : 0,2 % à 1,5 % m/m pour les noirs de fourneau, thermiques et d'acétylène standards non oxydés ; 2,5 % à 15,0 % m/m pour les noirs de gaz et les noirs de pigments post-oxydés
pH de la Suspension Aqueuse (ASTM D1512 / ISO 787-9) : 2,0 à 5,0 pour les noirs de pigments et de gaz oxydés en surface ; 6,5 à 10,0 pour les noirs de fourneau, thermiques et d'acétylène standards
Perte au Chauffage / Teneur en Humidité à l'Emballage (125 °C pendant 1 heure, ASTM D1509 / ISO 1126) : <= 0,1 % à <= 0,3 % m/m pour le noir d'acétylène de qualité batterie ; <= 0,5 % à <= 1,5 % m/m pour les granulés standards pour caoutchouc et plastique ; <= 1,5 % à <= 3,5 % m/m pour les poudres de pigments post-oxydées hygroscopiques à haute surface NSA
Teneur en Cendres (Calcination à 550–650 °C, ASTM D1506 / ISO 1125) : <= 0,02 % à <= 0,05 % m/m pour le noir d'acétylène et les blindages de câbles haute tension ; <= 0,15 % m/m pour les qualités cosmétiques CI 77266 ; <= 0,20 % à <= 0,80 % m/m pour les noirs de fourneau standards pour caoutchouc ASTM
Teneur Totale en Soufre (ASTM D1619) : <= 0,01 % à <= 0,05 % m/m pour le noir d'acétylène, le noir de gaz et le noir thermique N990 ; 0,10 % à 1,20 % m/m (chimiquement lié dans la matrice de carbone à partir de l'huile aromatique) pour les noirs de fourneau d'huile standards
Refus de Tamisage au Lavage à l'Eau / Teneur en Particules Grossières (ASTM D1514 / ISO 1437) : Tamis 325 mesh (45 microns) : <= 10 à <= 30 ppm pour les films fins, fibres, câbles HT et batteries, et <= 100 à <= 500 ppm pour les qualités de pneus/caoutchouc standards ; Tamis 35 mesh (500 microns) : <= 1 à <= 10 ppm
Décoloration du Toluène / Transmittance des Extraits (ASTM D1618 / ISO 3858 à 425 nm) : >= 85 % à >= 99 % de transmittance lumineuse (matières organiques extractibles par solvant <= 0,05 % à <= 0,15 % m/m ; pour les qualités contact alimentaire selon l'UE 10/2011 et FDA 21 CFR 178.3297, extrait toluénique <= 0,10 % m/m, HAP totaux <= 0,5 ppm et benzo[a]pyrène <= 5 à 250 ppb selon la norme)
Résistance à l'Écrasement des Granulés et Teneur en Fines (ASTM D5230 / ASTM D1508) : Dureté individuelle des granulés de 10 à 45 cN (la dureté maximale typique est <= 25–35 cN pour garantir une bonne dispersion) ; Fines de granulés (< 125 microns, secoueur 5 minutes) : <= 2,0 % à <= 7,0 % m/m à l'expédition
Solubilité et Partage : 0,0 mg/L dans l'eau (100 % insoluble dans l'eau à pH 1–14, les acides minéraux, les bases, les alcools, les cétones, les esters et les hydrocarbures aliphatiques/aromatiques ; log Kow non applicable aux solides carbonés inorganiques/élémentaires)
Viscosité dans les Dispersions Formulées et Mélanges : Le noir de carbone pur est un solide non fusible ; dans les bases de broyage pour peintures en phase solvant ou aqueuse (15 %–25 % m/m de Pigment Black 7), la viscosité dynamique à 25 °C est typiquement de 150 à 2 500 mPa·s (Brookfield / cône-plan à 20 s-1) ; dans les mélanges d'élastomères (50 phr de noir de fourneau dans du SBR/NR), la viscosité Mooney ML(1+4) du mélange à 100 °C (ASTM D1646) se situe généralement entre 45 et 95 unités Mooney
Indice de Réfraction et Extinction Optique : Indice de réfraction complexe n = 1,84 à 2,15 avec un indice d'absorption k = 0,5 à 1,0 sur les longueurs d'onde visibles (400–700 nm) ; Indice de solidité à la lumière UV-Visible : Échelle des laines bleues 8 (résistance permanente maximale à la lumière)
Propriétés Thermiques et Électriques : Capacité thermique massique Cp de 0,71 à 0,85 J/(g·K) à 25 °C (atteignant ~1,6 J/(g·K) à 1 000 °C) ; Conductivité thermique de la poudre en vrac 0,05 à 0,25 W/(m·K) à 25 °C (conductivité thermique des agrégats squelettiques 5 à 15 W/(m·K)) ; Résistivité volumique électrique de la poudre comprimée (à 5 MPa) de 0,10 à 5,0 ohm·cm pour les noirs conducteurs/acétylène et de 2,0 à 50,0 ohm·cm pour les noirs de fourneau standards.
Ces données numériques représentent des valeurs repères établies pour les nuances ASTM et de spécialité. Les limites exactes garanties pour tout lot commercial doivent impérativement être vérifiées sur la fiche technique (FT/TDS) et le certificat d'analyse (COA) de lot du fournisseur.

POURQUOI CHAQUE PROPRIÉTÉ IMPORTANTE DU NOIR DE CARBONE COMPTE EN PRATIQUE

Les formulateurs en caoutchouc, ingénieurs en mélanges-maîtres plastiques, chimistes des peintures et électrochimistes des batteries lithium-ion définissent des paramètres chiffrés stricts sur le certificat d'analyse du noir de carbone car chaque essai régit directement la rhéologie de transformation et la tenue du produit fini :

- Surface Spécifique à l'Azote (NSA), STSA (ASTM D6556) et Indice d'Adsorption d'Iode (IAN, ASTM D1510) : Ils quantifient la surface active (inversement proportionnelle au diamètre des nodules primaires) disponible pour la liaison polymère-charge, l'absorption de la lumière et le piégeage des radicaux libres UV. Dans les élastomères, porter la surface NSA de 35 m2/g (N660) à 115–140 m2/g (N220 / N110) augmente la résistance à la traction, la résistance au déchirement, la résistance à l'abrasion de la bande de roulement, la viscosité Mooney et l'hystérésis dynamique (tan delta à 60 °C). Dans les peintures et les plastiques, une surface NSA plus élevée accentue la profondeur de teinte (My), l'efficacité de protection anti-UV et la viscosité à l'état fondu ou en broyage. La comparaison entre la surface NSA (surface BET totale incluant les micropores < 2 nm) et la surface STSA (surface externe accessible aux macromolécules) révèle la microporosité interne : si la NSA dépasse la STSA de plus de 10 % à 20 %, de petites molécules telles que les accélérateurs de vulcanisation du caoutchouc, les peroxydes ou les dispersants liquides peuvent se retrouver piégées au fond de ces micropores inaccessibles aux chaînes polymères ! De plus, sur les nuances de Pigment Black 7 post-oxydées, l'oxygène chimisorbé fausse à la baisse l'indice d'adsorption d'iode ; il convient donc de toujours utiliser la surface spécifique à l'azote BET (NSA) au lieu de l'indice IAN.

- Indice d'Absorption d'Huile (OAN, ASTM D2414) et OAN Comprimé (COAN, ASTM D3493) : Ils mesurent la ramification tridimensionnelle des agrégats et le volume de vide interne (en mL de phtalate de dibutyle ou d'huile de paraffine absorbés par 100 g de noir de fourneau). Une structure élevée (OAN élevé, comme le N550 à 121 mL/100 g ou les noirs conducteurs / d'acétylène à 180–330 mL/100 g) immobilise le « caoutchouc occlus » au creux des ramifications, ce qui augmente le module à 300 %, la dureté Shore A, la cohésion crue (green strength), la régularité d'extrusion (en réduisant le gonflement en sortie de filière / die swell), la vitesse de mouillage initiale et la conductivité électrique (en abaissant le seuil de percolation à 2 %–8 % m/m). Une structure basse (faible OAN, comme le N326 à 72 mL/100 g ou les noirs de pigments à basse structure à 45–65 mL/100 g) procure une viscosité de mélange plus faible, un allongement à la rupture supérieur, un échauffement dynamique réduit et—dans les peintures et encres liquides—permet une concentration pigmentaire plus élevée avec une viscosité moindre et un brillant miroir supérieur.

- Teneur en Matières Volatiles (DIN 53552) et pH de la Suspension Aqueuse (ASTM D1512) : Ils mesurent la densité surfacique en groupements fonctionnels oxygénés chimisorbés (-COOH, -OH, -C=O). Dans le caoutchouc vulcanisé au soufre, les fonctions oxygénées acides en surface (pH < 5,0, matières volatiles > 2,0 %) adsorbent les accélérateurs alcalins comme les guanidines et les sulfénamides, ce qui ralentit la vitesse de vulcanisation (raison pour laquelle les noirs de tunnel/gaz acides portent la désignation « S » pour Slow dans l'ASTM D1765, alors que les noirs de fourneau alcalins à pH 7,0–9,5 portent la lettre « N » pour Normal). À l'inverse, dans les revêtements polaires, les encres d'impression et les résines polyuréthane/polyamide, une teneur élevée en matières volatiles (3,5 %–15,0 % m/m) et un pH acide (2,0–4,5) fournissent des points d'ancrage polaires indispensables aux dispersants polymériques à fonction amine, empêchant la floculation et maximisant le noir de jais.

- Force Colorante (ASTM D3265), Profondeur du Noir (My) et Nuance/Sous-Ton (Mc) : La force colorante évalue le pouvoir d'absorption lumineuse après broyage dans une pâte blanche d'oxyde de zinc ; elle croît lorsque la taille des particules primaires diminue et que la structure est basse. La profondeur optique (My) quantifie le noir profond en ton plein (dépassant My > 270–300 dans les noirs pour laques de base automobiles de 10–14 nm), tandis que le sous-ton (Mc) indique si la lumière diffusée vire vers un reflet bleuté recherché ou vers une nuance brunâtre.

- Refus de Tamisage (Tamis 325 Mesh / 45 Microns, ASTM D1514) et Teneur en Cendres (ASTM D1506) : Les grains de coke dur, débris réfractaires ou sels inorganiques retenus sur un tamis de 45 microns constituent des concentrateurs de contraintes responsables de micro-trous dans les films agricoles soufflés en PE, de casses de filaments lors du filage textile, de défauts de surface dans les vernis automobiles et de claquage par arborescence électrique dans les blindages de câbles haute tension en XLPE. Les nuances pour films, câbles, revêtements et batteries exigent un refus à 325 mesh <= 10 à 30 ppm et une teneur en cendres <= 0,02 % à 0,15 %.

- Décoloration du Toluène (ASTM D1618) et HAP Extractibles : Une faible transmittance dans le toluène (< 85 %) révèle la présence d'huiles de charge aromatiques imbrûlées condensées à la surface du noir de fourneau, susceptibles de tacher les surfaces claires en contact ou d'enfreindre les limites en HAP pour le contact alimentaire (FDA 21 CFR 178.3297 / UE 10/2011), les jouets et les habitacles automobiles.

- Dureté des Granulés, Teneur en Fines et Densité Apparente (ASTM D5230 / D1508 / D1513) : Les granulés perlés doivent présenter une dureté suffisante (10–35 cN) pour résister au transport pneumatique depuis les silos sans s'écraser en poussière fine génératrice de voûtes dans les trémies (fines > 5 %–7 %), tout en restant suffisamment friables pour se disperser totalement en un seul passage dans le mélangeur sans laisser de grains noirs résiduels.

COMMENT LE NOIR DE CARBONE AGIT-IL AUX NIVEAUX MOLÉCULAIRE ET INTERFACIAL ?

Le carbone colloïdal paracristallin opère selon quatre mécanismes physico-chimiques distincts selon la matrice polymère ou liquide employée :

- Renforcement des Élastomères par Caoutchouc Lié, Volume Occlus et Hystérésis de Glissement Moléculaire : Les caoutchoucs amorphes non chargés (tels que SBR, BR, EPDM ou NBR) présentent une très faible résistance à la traction et au déchirement (2 à 3 MPa) car les chaînes polymères glissent ou se rompent prématurément sous contrainte. L'incorporation de 35 à 75 phr de noir de fourneau renforçant (N110, N220, N330) conduit à la physisorption et la chimisorption des chaînes élastomères sur les arêtes prismatiques de haute énergie des cristallites carbonées, formant une gaine polymère interfaciale immobilisée de 2 à 5 nm appelée « caoutchouc lié » (bound rubber), insoluble même dans le toluène bouillant. Parallèlement, l'élastomère emprisonné au cœur des cavités des agrégats à haute structure (« caoutchouc occlus ») échappe aux déformations globales, ce qui multiplie la fraction volumique hydrodynamique effective de la charge. Sous traction, les chaînes de polymère forment des ponts entre agrégats voisins et glissent par friction à la surface du carbone avant rupture—dissipant l'énergie mécanique sur des trillions de nanoparticules, décuplant la résistance à la traction (20–32 MPa) et stoppant la propagation des fissures. Sous déformation dynamique cyclique lors du roulement, la rupture et reformation réversibles des liaisons faibles de van der Waals entre agrégats (effet Payne) convertissent l'énergie mécanique en chaleur (hystérésis viscoélastique / tan delta), conférant une excellente adhérence sur sol mouillé aux hautes fréquences (0–20 °C) tout en régissant la résistance au roulement du pneu entre 50 et 70 °C.

- 2. Absorption Large Bande UV-Visible-IR et Neutralisation Régénérative des Radicaux Libres dans les Plastiques : Grâce à ses cycles aromatiques à hybridation sp2 caractérisés par une répartition continue de transitions électroniques pi vers pi* sans bande interdite, le Pigment Black 7 absorbe le rayonnement électromagnétique sur l'ensemble du spectre solaire, des UV-C/UV-B/UV-A (200–400 nm) au visible (400–700 nm) et jusqu'à l'infrarouge. Dans les polyoléfines d'extérieur (tubes sous pression PE80/PE100, géomembranes en LLDPE, gaines de câbles télécoms et films de paillage agricole), l'incorporation homogène de 2,0 % à 2,6 % m/m de noir de carbone fin (nodules primaires <= 20–25 nm) forme un écran optique qui arrête >99 % des photons UV destructeurs dès les 5 à 15 premiers microns superficiels. Conjointement, les cycles aromatiques polycondensés et les fonctions quinoniques/phénoliques de surface du C.I. 77266 agissent comme des pièges régénératifs à radicaux libres et destructeurs d'hydroperoxydes, neutralisant les radicaux alkyles centrés sur le carbone (R*) et peroxyles centrés sur l'oxygène (ROO*) générés par photo- ou thermo-oxydation, étendant ainsi la durée de service en extérieur de < 1 an à > 50 ans.

- 3. Profondeur de Noirceur, Diffusion de Rayleigh et Stabilisation Stérique/Électrostatique des Dispersions : L'obtention d'un noir de jais profond (« jetness », My) dans les revêtements et encres exige de limiter au maximum la rétrodiffusion de lumière vers l'observateur. Des nodules primaires ultra-fins (8 à 15 nm) associés à une structure d'agrégats maîtrisée diffusent nettement moins la lumière visible que des particules plus grossières (35 à 75 nm), donnant une teinte de masse noir piano intense. Ces particules plus petites que la longueur d'onde diffusant plus intensément les courtes longueurs d'onde bleues que les grandes longueurs d'onde rouges (diffusion de Rayleigh), la lumière transmise à travers un film d'encre mince présente un sous-ton chaud brunâtre, tandis que la lumière rétrodiffusée d'un mélange de nuançage blanc au TiO2 avec un noir de lampe grossier (60 à 120 nm) renvoie un reflet froid gris bleuté. Pour empêcher les agrégats primaires de 12 nm de s'agglomérer sous l'action des forces de van der Waals, les noirs de pigments post-oxydés offrent des sites acides -COOH et -OH (pH 2,0–4,0) qui amarrent des dispersants copolymères à blocs aminés, dressant une barrière stérique de 5 à 10 nm dans les solvants ou une double couche électrostatique dans l'eau.

- 4. Réseau de Percolation et Conduction par Effet Tunnel dans les Matériaux Conducteurs et les Batteries : Les plans de graphène sp2 conduisant les électrons le long de leurs orbitales pi délocalisées, l'incorporation de noir d'acétylène ou de noir de fourneau conducteur de haute structure dans un polymère isolant ou une électrode de batterie lithium-ion établit un réseau fractal tridimensionnel d'agrégats ramifiés. Dès que la fraction volumique de carbone franchit le « seuil de percolation » (où les espaces inter-agrégats diminuent sous 1,0 à 2,0 nm, permettant aux électrons de franchir les barrières de potentiel par effet tunnel quantique), la résistivité volumique chute de 10 à 16 ordres de grandeur—passant de 10^15 ohm*cm à 1–100 ohm*cm. Les agrégats hautement ramifiés (OAN de 180 à 330 mL/100 g) occupant un vaste volume spatial pour une masse minimale, ces nuances conductrices atteignent la percolation dès 2 % à 8 % m/m, là où des nuances peu structurées exigeraient 20 % à 35 % m/m.

CLASSIFICATION ASTM D1765 DES NOIRS DE CARBONE POUR LE CAOUTCHOUC (N110 À N990)

Pour le mélange d'élastomères et la manufacture des pneumatiques, les nuances renforçantes et semi-renforçantes sont normalisées à l'échelle mondiale selon le système de désignation à quatre caractères de l'ASTM D1765 (une lettre suivie de trois chiffres, par exemple N330 ou N550) :

- Premier Caractère (Lettre de Cinétique de Vulcanisation « N » ou « S ») : « N » désigne une vitesse de vulcanisation Normale dans les systèmes au soufre accéléré (caractéristique des noirs de fourneau, noirs thermiques et noirs d'acétylène non oxydés à pH de suspension de 6,5 à 10,0). « S » désigne une vitesse de vulcanisation Lente (Slow, propre aux noirs de tunnel/gaz acides ou post-oxydés dont les fonctions oxygénées de surface adsorbent les accélérateurs de vulcanisation basiques).

- Deuxième Caractère (Premier Chiffre de 0 à 9 — Diamètre Moyen des Nodules Primaires / Groupe de Surface Spécifique) : Il classe le diamètre moyen des nodules primaires mesuré par microscopie électronique à transmission (et inversement la surface spécifique BET à l'azote) : Groupe 0 (1–10 nm), Groupe 1 (11–19 nm, NSA 120–150 m2/g), Groupe 2 (20–25 nm, NSA 100–130 m2/g), Groupe 3 (26–30 nm, NSA 70–99 m2/g), Groupe 4 (31–39 nm, NSA 50–69 m2/g), Groupe 5 (40–48 nm, NSA 36–49 m2/g), Groupe 6 (49–60 nm, NSA 26–35 m2/g), Groupe 7 (61–100 nm, NSA 17–32 m2/g), Groupe 8 (101–200 nm), et Groupe 9 (201–500 nm, NSA 7–11 m2/g).

- Troisième et Quatrième Caractères (Identifiants de Structure à Deux Chiffres) : Attribués par le comité ASTM D24 pour distinguer les nuances d'un même groupe de granulométrie possédant des structures d'agrégats (niveaux d'OAN / COAN) différentes : par exemple, au sein du Groupe 3 (28–30 nm), N326 est une qualité basse structure (OAN ~72 mL/100 g), N330 est la référence moyenne structure HAF (OAN ~102 mL/100 g), et N339 / N347 sont des nuances haute structure (OAN ~120–124 mL/100 g).

Profil Technique des Principales Nuances de Caoutchouc ASTM D1765 :
- Noir de Carbone N110, N115 et N121 (Super Abrasion Furnace, SAF) : Taille des nodules 15–18 nm ; Indice d'iode 145–160 mg/g ; NSA 125–145 m2/g ; OAN 113–132 mL/100 g ; COAN 96–112 mL/100 g. Apporte une résistance maximale à l'abrasion routière, une haute résistance à la traction et au déchirement pour pneus miniers hors-route (OTR), pneus d'aviation, bandes de roulement poids lourds et bandes transporteuses ultra-résistantes.

- Noir de Carbone N220 et N234 (Intermediate Super Abrasion Furnace, ISAF) : Taille des nodules 20–23 nm ; Indice d'iode 120–121 mg/g ; NSA 114–125 m2/g ; OAN 114 mL/100 g (N220) et 125 mL/100 g (N234 haute structure) ; COAN 98–102 mL/100 g. Offre le compromis idéal entre rendement kilométrique élevé, adhérence sur sol mouillé et facilité d'extrusion pour bandes de roulement de véhicules légers et poids lourds, et pièces industrielles fortement sollicitées.
- Noir de Carbone N330, N326, N339 et N375 (High Abrasion Furnace, HAF) : La famille de noirs de fourneau renforçants la plus employée dans le monde. Le N330 standard (nodules de 28–30 nm, IAN 82 mg/g, NSA 78 m2/g, STSA 75 m2/g, OAN 102 mL/100 g, COAN 88 mL/100 g, Force colorante 104 %) procure une excellente résistance à l'abrasion, une bonne élasticité, une dispersion aisée et un échauffement modéré pour bandes de roulement, flancs, carcasses, bandages pleins, courroies et pièces moulées. Le N326 à basse structure (IAN 82 mg/g, NSA 78 m2/g, OAN 72 mL/100 g, COAN 68 mL/100 g) est conçu pour les gommes de calandrage des nappes ceintures métalliques exigeant un module modéré, un fort allongement, une haute résistance au déchirement et une adhérence supérieure au fil d'acier laitonné. Les nuances haute structure N339 et N375 (NSA 91–93 m2/g, OAN 114–120 mL/100 g) sont utilisées pour les bandes de roulement tourisme à haut module.

- Noir de Carbone N550 (Fast Extruding Furnace, FEF) : Taille des nodules 40–45 nm ; Indice d'iode 43 mg/g ; NSA 40 m2/g ; STSA 39 m2/g ; Haute structure OAN 121 mL/100 g ; COAN 85 mL/100 g. Grâce à sa structure ramifiée emprisonnant le caoutchouc occlus et à sa granulométrie moyenne maintenant une faible hystérésis, le N550 confère une extrusion rapide, lisse et sans gonflement en filière, une tenue en cru remarquable, une stabilité dimensionnelle, un module élevé et une bonne conductivité thermique pour profilés d'étanchéité EPDM d'automobiles, durites de refroidissement et tuyaux hydrauliques, gommes intérieures (innerliners), flancs et gainage de câbles.

- Noir de Carbone N660 et N650 (General Purpose Furnace, GPF) : Taille des nodules 50–60 nm ; Indice d'iode 36 mg/g ; NSA 35 m2/g ; Moyenne structure OAN 90 mL/100 g (N660) ou Haute structure OAN 122 mL/100 g (N650) ; COAN 74–84 mL/100 g. Combine renforcement intermédiaire, basse viscosité Mooney, forte capacité d'incorporation de charge, faible dégagement de chaleur, excellente résilience et résistance à la fatigue dynamique pour innerliners en caoutchouc halobutyle, nappes carcasses, flancs, joints toriques moulés, supports moteur et semelles de chaussures.

- Noir de Carbone N762 et N772 / N774 (Semi-Reinforcing Furnace, SRF) : Taille des nodules 65–80 nm ; Indice d'iode 27–30 mg/g ; NSA 28–32 m2/g ; OAN 65–72 mL/100 g ; COAN 59–63 mL/100 g. Permet de très hauts taux de charge (80 à 150 phr) avec une grande élasticité dynamique, une faible déformation rémanente à la compression et un faible échauffement dans les joints, membranes, tuyaux, courroies et tapis de sol.

- Noir de Carbone N990 (Medium Thermal, MT) : Taille des nodules 250–350 nm ; Indice d'iode 9 mg/g ; NSA 7–10 m2/g ; Ultra-basse structure OAN 38–43 mL/100 g ; COAN 37–40 mL/100 g ; Cendres <= 0,2 %. Constitué de grosses sphères individuelles issues du gaz naturel. Permet des taux de charge extrêmes (100 à 300 phr) sans montée excessive de viscosité, avec une résilience maximale, une DRC exceptionnellement basse, une imperméabilité aux gaz et une haute pureté chimique pour fluoroélastomères (FKM / FFKM), HNBR, NBR et EPDM pour joints d'étanchéité, packers pétroliers, isolation de câbles et métallurgie des réfractaires.

CLASSIFICATION DES NOIRS DE PIGMENTS DE SPÉCIALITÉ ET CONDUCTEURS

En dehors du pneumatique et du caoutchouc, les qualités de Pigment Black 7 et de noir conducteur formulées pour les peintures, les encres, les mélanges-maîtres, les fibres synthétiques et le stockage d'énergie sont classées selon la taille des particules primaires (intensité de couleur), la structure d'agrégats (OAN), l'oxydation de surface (matières volatiles/pH) et la pureté :

- Noirs de Pigments Haute Couleur (HC) (Taille des nodules 8–15 nm, BET NSA 200–560 m2/g, Profondeur My 265–300+) : Obtenus par procédé au gaz ou fourneau spécifique et fréquemment post-oxydés (matières volatiles de 4,0 % à 15,0 % m/m, pH 2,0 à 3,5). Développent un ton de masse noir piano intense, un reflet bleuté profond et un brillant miroir pour peintures de première monte automobile (OEM), laques de réparation carrosserie, laques pour pianos, flaconnages de luxe et boîtiers électroniques haut de gamme.

- Noirs de Pigments Couleur Moyenne (MC) (Taille des nodules 16–24 nm, BET NSA 90–200 m2/g, Profondeur My 240–265) : Disponibles en versions standard peu volatiles (pH 7–9) et post-oxydées très volatiles (pH 2,5–4,0), sous forme basse structure (OAN 50–75 mL/100 g pour revêtements très brillants et mélanges-maîtres à 40 %–50 %) ou structure standard (OAN 90–115 mL/100 g). Les noirs fins de type P (<= 20–25 nm, faible refus, faible humidité) constituent la référence mondiale pour la stabilisation UV des tubes sous pression PE80/PE100, des géomembranes, ainsi que pour les peintures industrielles et la finition des cuirs.

- Noirs de Pigments Couleur Normale (RC) et Basse Couleur (LC) (Taille des nodules 25–75 nm, BET NSA 25–85 m2/g, Profondeur My 210–240) : Garantissent un mouillage rapide, une faible demande en résine, une grande économie de nuançage et un sous-ton gris-bleu sans flottement (sur les qualités LC et noirs de lampe de 55–120 nm) pour encres offset rotatives de presse, encres d'emballage flexo/héliogravure, mélanges-maîtres courants, films de paillage soufflés, sacs poubelles, revêtements de châssis et coloration des bétons/ciments.

- Noirs de Fourneau Conducteurs, Supraconducteurs et d'Acétylène (BET NSA 50–1 200 m2/g, Haute Structure OAN 160–330+ mL/100 g) : Dotés de chaînes aciniformes très ramifiées, d'une faible teneur en oxygène (volatiles < 0,5 %–1,0 %), de cendres ultra-basses (<= 0,02 %–0,08 %) et d'un refus au tamis 325 mesh quasi nul (<= 10–20 ppm) pour établir des réseaux conducteurs à faible taux de charge dans les plastiques antistatiques/ESD, les conduites de carburant ATEX, les couches semi-conductrices de câbles d'énergie HT en XLPE et les électrodes de batteries lithium-ion.

QUELS PROBLÈMES LE NOIR DE CARBONE PERMET-IL DE RÉSOUDRE ?

Les ingénieurs en matériaux, formulateurs de caoutchouc, transformateurs de polymères et chimistes de peintures introduisent le noir de carbone et ses dérivés pour résoudre sept défis majeurs de dégradation structurelle, optique et environnementale :

Usure rapide par abrasion, déchirement et rupture des élastomères non chargés
Les élastomères synthétiques purs (SBR, BR, NBR, EPDM) ne cristallisent pas sous tension et rompent sous de très faibles contraintes (2–3 MPa), tandis que le caoutchouc naturel nu s'use rapidement sous fortes charges. L'ajout de noirs de fourneau renforçants (N110, N220, N234, N330) élève la résistance à la traction à 20–32 MPa et accroît considérablement la durée de vie des bandes de roulement et des bandes transporteuses.

Gonflement en filière d'extrusion, affaissement et déformation des profilés en caoutchouc
À la sortie des filières d'extrusion, la mémoire élastique des profilés non vulcanisés (joints d'étanchéité EPDM, durites) provoque un gonflement hétérogène et un affaissement des parois lors du passage en tunnel d'air chaud ou micro-ondes. Le noir de fourneau à extrusion rapide N550 de haute structure (OAN 121 mL/100 g) retient le caoutchouc occlus dans ses agrégats, jugule le gonflement en filière, renforce la tenue à cru et assure des profilés aux cotes rigoureuses et à l'aspect lisse.

Photo-oxydation solaire destructrice et fragilisation des plastiques en extérieur
Sans protection, le polyéthylène (HDPE, LLDPE, LDPE), le polypropylène et le PVC exposés à la lumière solaire subissent des coupures de chaînes selon les mécanismes Norrish I/II et des attaques radicalaires, devenant cassants en quelques mois. L'incorporation de 2,0 % à 2,6 % m/m de Pigment Black 7 fin (particules primaires <= 20–25 nm) absorbe >99 % du rayonnement UV incident et désactive les radicaux libres, protégeant les canalisations d'eau et de gaz PE80/PE100, les géomembranes de décharges, les tuyaux d'irrigation et les câbles pour plus de 50 ans.

Aspect gris délavé, reflet brunâtre et floculation des pigments dans les peintures et encres
Des pigments noirs grossiers ou mal dispersés renvoient une lumière diffuse et s'agglomèrent dans les résines liquides, formant un film terne grisâtre, peu brillant et instable en viscosité. L'utilisation de qualités de Pigment Black 7 fines (10–18 nm) et post-oxydées (matières volatiles 5 %–14 %, pH 2,5–3,8) met à disposition des sites acides qui fixent les dispersants polymériques, délivrant un noir de jais exceptionnel (My > 270), un brillant miroir et une viscosité stable dans le temps.

Risques d'étincelles électrostatiques et gradient de champ électrique dans les polymères isolants
Les plastiques et caoutchoucs isolants accumulent des charges statiques (jusqu'à 30 000 V) susceptibles d'enflammer les vapeurs d'hydrocarbures dans les circuits de carburant, les bandes transporteuses de mines ou les tuyauteries d'usines chimiques, ou de détruire les composants électroniques lors de leur conditionnement. Dans les câbles haute tension, les micro-vides entre l'âme métallique et l'isolant en XLPE génèrent des décharges partielles destructrices. L'apport de noir de fourneau conducteur ou de noir d'acétylène ramène la résistivité volumique dans la zone dissipative (10^6–10^9 ohm*cm) ou conductrice (< 10^2–10^4 ohm*cm) et constitue des écrans semi-conducteurs parfaitement lisses pour câbles HT.

Impédance interne élevée et perte de contact électrique dans les électrodes de batteries Li-ion
Les matières actives cathodiques comme LiFePO4 (LFP) ou LiNiMnCoO2 (NMC) possèdent une très faible conductivité électronique propre. L'incorporation de 1,0 % à 3,5 % m/m de noir d'acétylène ultra-pur (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm) dresse un réseau conducteur permanent reliant les particules actives aux collecteurs de courant sur des milliers de cycles de charge/décharge.

Déformation rémanente élevée et viscosité excessive dans les joints en nitrile et élastomères fluorés
Dans les joints toriques et garnitures d'étanchéité devant supporter de forts taux de charge avec un minimum de viscosité et une faible déformation rémanente après compression (DRC), les noirs fins renforçants rigidifient excessivement le mélange. Le noir thermique moyen N990 grossier et de très basse structure (250–350 nm, OAN 40 mL/100 g) autorise des charges de 100 à 250 phr avec une viscosité modérée et une reprise élastique optimale.

AVANTAGES POUR LE TRANSFORMATEUR ET L'UTILISATEUR FINAL

Le choix judicieux de la nuance de noir de carbone procure des gains économiques et techniques mesurables lors de la mise en œuvre industrielle, tout en garantissant la pérennité du produit pour l'utilisateur final.

Bénéfices pour le Mélangeur, le Fabricant de Mélanges-Maîtres et le Formulateur de Peintures/Encres :
- Contrôle Morphologique Indépendant sur Deux Axes : Le réglage découplé de la surface spécifique (NSA de 7 à >1 100 m2/g) et de la structure de ramification (OAN de 35 à >330 mL/100 g) permet d'optimiser précisément la viscosité, le module élastique, l'état d'extrusion, la percolation électrique ou la teinte optique.
- Manutention Pneumatique sans Poussière et Dosage Précis : Les granulés perlés de noir de fourneau et noir thermique (densité de 320 à 520 g/L) s'écoulent parfaitement des silos et big bags vers les doseurs pondéraux, tandis que les poudres fluides (60 à 240 g/L) s'intègrent facilement dans les broyeurs d'enduction liquide.
- Nuances Post-Oxydées pour Concentrés Hautement Chargés et Fluides : Les qualités de C.I. Pigment Black 7 post-oxydées (volatiles 4 %–15 %, pH 2,0–4,0) mouillent instantanément dans les résines polaires et permettent d'accroître la concentration en pigment de 25 % à 50 % dans les broyeurs à billes sans risque de prise en masse.
- Stabilité Thermique et Chimique Exceptionnelle : Totalement inerte vis-à-vis de l'eau, des acides, des bases et des solvants, non migrant, et stable lors de l'extrusion de polymères techniques à plus de 200 à 350 °C.
Bénéfices pour le Produit Fini et l'Utilisateur Final :
- Longévité Kilométrique, Sécurité et Résistance Mécanique : Décuple la résistance à l'usure, au déchirement, aux chocs de cailloux et la résistance en flexion dynamique des flancs de pneus.
- Tenue Extérieure aux UV Pendant Plus de 50 Ans (Échelle des laines bleues 8) : Assure une protection définitive contre la photo-dégradation dans les tuyaux enterrés ou aériens, les géomembranes et les câbles.
- Propriétés Antistatiques et Conductrices Constantes et Insensibles à l'Humidité : Contrairement aux additifs surfactants antistatiques qui migrent et deviennent inopérants sous 20 % d'humidité relative, les réseaux de noir d'acétylène et de noir conducteur maintiennent leur conductivité en tout milieu.

APPLICATIONS DU NOIR DE CARBONE

Le noir de carbone, sous ses différentes formes normalisées ASTM pour caoutchouc, Pigment Black 7 et qualités conductrices, s'impose dans la plasturgie, la câblerie, les revêtements, les arts graphiques, le stockage électrochimique et la métallurgie.

Manufacture de pneumatiques pour tourisme, poids lourds, aviation et génie civil (OTR)
La fabrication des pneus concentre environ 65 % à 70 % de la production mondiale de noir de fourneau. Chaque enveloppe radiale requiert différentes nuances réparties par zone fonctionnelle : N110, N115, N220, N234, N339 ou N375 à haute surface spécifique dans la bande de roulement pour l'adhérence et la résistance à l'abrasion ; N330 et N550 dans les flancs et talons pour l'endurance à la flexion et la résistance aux UV/ozone ; N326 à basse structure dans la gomme de liaison des câbles métalliques pour la résistance au déchirement et l'adhérence au laiton ; et N660 (ou N550/N772) dans la gomme intérieure étanche (innerliner) en butyle pour l'imperméabilité à l'air.

Articles manufacturés industriels et automobiles en caoutchouc technique (MRG)
Ce domaine représente 10 % à 15 % du tonnage mondial : joints et profilés d'étanchéité EPDM d'ouvrants automobiles, durites de suralimentation et de refroidissement, tuyaux hydrauliques et flexibles d'hydrocarbures, bandes transporteuses d'extraction minière, courroies trapézoïdales et synchrones, plots de suspension antivibratoires pour moteurs, appuis de ponts en élastomère fretté, défenses de quai maritimes, membranes d'étanchéité de toiture en EPDM, semelles de chaussures de sécurité, et joints toriques en FKM/NBR/HNBR pour l'industrie pétrolière (avec N330, N550, N660, N772 et le noir thermique N990).

Mélanges-maîtres thermoplastiques, tubes sous pression stabilisés UV, géomembranes et profilés
En compoundage plastique, le Pigment Black 7 est incorporé entre 30 % et 50 % m/m dans des matrices résineuses (PE, PP, PS, ABS, PC, PA, EVA) sur extrudeuses bivis pour confectionner des mélanges-maîtres noirs, dilués ensuite à hauteur de 1 % à 6 % lors de l'extrusion finale ou de l'injection. Les noirs de fourneau fins de type P (15–25 nm, refus à 325 mesh <= 20 ppm) sont incorporés à 2,0 %–2,6 % m/m pour immuniser contre les UV les conduites d'eau potable et de gaz PE80/PE100, les géomembranes en LLDPE pour bassins et décharges, les réseaux de goutte-à-goutte, les films d'ensilage et les pièces extérieures d'automobiles.

Gainage de câbles et écrans semi-conducteurs pour lignes d'énergie haute tension
Dans le domaine du transport d'électricité et des télécommunications, des noirs fins résistants aux intempéries protègent les gaines externes en PE/PVC contre le soleil, tandis que du noir d'acétylène ou du noir conducteur ultra-propre et sans impuretés (chargé à 25 %–38 % m/m dans de l'EVA, EEA ou EPDM) constitue l'écran semi-conducteur interne sur conducteur et l'écran externe sur isolant des câbles souterrains et sous-marins haute tension (15 kV à 500 kV) isolés au polyéthylène réticulé (XLPE).

Peintures et revêtements automobiles, industriels, pour le bâtiment, coil coating et boiseries
Sous l'appellation Colour Index Pigment Black 7 (C.I. 77266), il représente le pigment noir de référence pour peintures en phase solvant, hydrodiluables, à haut extrait sec, par électrodéposition et thermolaquages. Les qualités haute couleur (8–15 nm) post-oxydées délivrent un noir profond pour teintes de base carrosserie, émaux de finition et produits électroniques ; les nuances couleur moyenne teintent les primaires industriels et bains d'électrophorèse ; les nuances grossières basse couleur ou noirs de lampe (60–120 nm) assurent le nuançage gris régulier et stable au flottement avec le TiO2 pour le bâtiment et la marine.

Encres d'imprimerie, toners laser et encres pour jet d'encre numérique
En arts graphiques, le C.I. 77266 s'impose dans les encres d'imprimerie pour rotatives de presse (coldset, heatset), l'héliogravure d'édition, les encres flexographiques pour emballages, les encres sérigraphiques à séchage UV, les poudres de toners pour photocopieurs et imprimantes laser, ainsi que les encres pour têtes jet d'encre industrielles avec des particules sub-100 nm modifiées chimiquement en surface.

Batteries lithium-ion, piles salines/alcalines, piles à combustible et supercondensateurs
Dans le domaine du stockage d'énergie, le noir d'acétylène de qualité batterie et le noir de fourneau supraconducteur (pureté >= 99,5 %–99,9 % C, Fe/Cu/Ni traces < 5–20 ppm, humidité <= 0,1 %) sont dispersés avec du PVDF ou un liant SBR/CMC dans les pâtes d'électrodes (LFP, NMC, NCA, graphite) pour établir le réseau de transport électronique indispensable aux fortes puissances et charges rapides.

Réfractaires, carbures métalliques frittés (carbure de tungstène), métallurgie et cosmétiques
Le noir thermique N990 de haute pureté et certains noirs de fourneau servent d'agents réducteurs carbonés lors de la fabrication de carbure de tungstène (WC) et céramiques en carbure de silicium (SiC), d'isolants thermiques pour fours sous vide et de constituants pour briques réfractaires magnésie-carbone (MgO-C). Des noirs de fourneau séchés au préalable arment les mastics polyuréthanes 1K pour collage direct de pare-brise, tandis que le CI 77266 / D&C Black No. 2 de très haute pureté colore mascaras, eyeliners et fards.

QUELLES SONT LES INDUSTRIES UTILISATRICES DU NOIR DE CARBONE ?

Le noir de carbone et ses déclinaisons techniques approvisionnent les principaux secteurs industriels de transformation :
- Industrie du Pneumatique (tourisme, poids lourds, autobus, engins agricoles, aviation et matériel minier génie civil)
- Industrie des Élastomères et Caoutchoucs Techniques (profilés d'étanchéité EPDM, flexibles hydrauliques, durites de fluide de refroidissement, courroies, joints toriques, plots antivibratoires et étanchéité de toiture)
- Plasturgie et Compoundage de Mélanges-Maîtres (canalisations d'eau et de gaz PE80/PE100, géomembranes, films agricoles, pièces injectées pour l'automobile/électroménager et fibres synthétiques)
- Câbleries Électriques et Télécoms (gaines de protection UV et couches semi-conductrices haute tension pour câbles XLPE)
- Plastiques Conducteurs pour Zones ATEX et Décharge Électrostatique (plateaux pour semi-conducteurs, bacs antistatiques, revêtements de sols et tubulures de carburant)
- Industrie des Peintures, Vernis et Revêtements (constructeurs automobiles OEM et réparation, peintures industrielles, revêtements en bande coil coating, marine et bâtiment)
- Encres d'Imprimerie, Encres d'Emballage, Toners Électrophotographiques et Jet d'Encre Numérique
- Fabricants de Batteries Lithium-Ion, Piles Sèches, Supercondensateurs et Piles à Combustible
- Sidérurgie, Réfractaires, Aciers Spéciaux, Carbures Frittés (WC / SiC) et Fours à Haute Température
- Chimie du Bâtiment, Colles et Mastics (mastics polyuréthanes pour pare-brise, adhésifs structuraux et coloration des bétons)
- Industrie Cosmétique et Soins Personnels (mascaras, traceurs pour les yeux selon les spécifications CI 77266 / D&C Black No. 2)

MISE EN ŒUVRE DU NOIR DE CARBONE DANS LES PNEUMATIQUES ET LE CAOUTCHOUC INDUSTRIEL

En technologie des élastomères, le noir de fourneau et le noir thermique interviennent comme charges renforçantes nanostructurées actives contrôlant les propriétés viscoélastiques, mécaniques et le comportement à l'extrusion du caoutchouc naturel (NR) et des caoutchoucs synthétiques (SBR, BR, EPDM, NBR, HNBR, CR, IIR, BIIR/CIIR, ACM et FKM).
Influence de la Morphologie sur les Propriétés du Caoutchouc :

- Rôle de la Surface Spécifique (Granulométrie des Nodules Primaires, de N110 à N990) : Réduire le diamètre moyen de 280 nm (noir thermique N990) à 18 nm (SAF N110) fait passer la surface spécifique BET à l'azote de 8 m2/g à 140 m2/g. Une surface spécifique plus élevée accroît : (a) la résistance à la rupture par traction, (b) la résistance au déchirement, (c) la résistance à l'usure de la bande de roulement, (d) la viscosité Mooney du mélange cru, et (e) l'hystérésis viscoélastique / l'échauffement dynamique (tan delta à 60 °C). À l'inverse, une surface plus faible (N660, N772, N990) augmente l'élasticité de rebond, la vitesse d'extrusion et la capacité maximale de charge tout en réduisant l'échauffement interne et la déformation rémanente sous compression.

- Rôle de la Structure (Ramification des Agrégats, OAN / COAN) : Augmenter la structure (passer par exemple du N326 à basse structure [OAN 72 mL/100 g], au N330 [102 mL/100 g], au N339 [120 mL/100 g], ou au N550 à extrusion rapide [121 mL/100 g]) élève : (a) le module à 100 % et 300 % (rigidité), (b) la dureté Shore A, (c) la résistance mécanique à cru, (d) la stabilité dimensionnelle à l'extrusion (en supprimant le gonflement en filière et la rugosité de surface), (e) la rapidité d'incorporation lors du mélangeage, et (f) la conductivité électrique, tout en minorant l'allongement à la rupture.

Recommandations Pratiques de Mélangeage en Mélangeur Interne (Banbury / Intermix) :
- Incorporation et Dispersion : Les nuances à haute surface spécifique et basse structure (comme N110 ou N326), denses et aux vides étroits, requièrent une énergie de malaxage spécifique importante et un cycle en deux étapes ou un mélange inversé (upside-down) pour atteindre une notation de dispersion optique >= 9,0 (ASTM D2663 / ISO 11345) sans griller le mélange. Les nuances hautement structurées (comme N550) absorbent avidement les huiles plastifiantes ; lors de l'élaboration de mélanges EPDM riches en huile (par exemple 100 phr d'EPDM, 110 phr de N550/N330, 70 phr d'huile paraffinique), fractionner l'apport de noir de fourneau et d'huile afin de préserver un niveau de cisaillement suffisant pour rompre les agglomérats.

- Interactions avec le Système de Vulcanisation : Les noirs de fourneau usuels (pH 7,0–9,5) favorisent une vitesse normale de réticulation au soufre. Lors de l'association de noir de carbone et de silice précipitée dans les gommes de roulement pour pneus tourisme dits « verts », ajuster les dosages en accélérateurs secondaires (DPG) et primaires (CBS/TBBS) en fonction du rapport noir/silice.

UTILISATION DU NOIR DE CARBONE DANS LES PLASTIQUES, MÉLANGES-MAÎTRES, TUBES, FILMS ET CÂBLES

Dans les polymères thermoplastiques et thermodurcissables, le C.I. Pigment Black 7 remplit trois missions majeures : la coloration noire opaque soutenue, la stabilisation à long terme contre les intempéries et le rayonnement solaire UV, et la dissipation électrostatique / conductivité électrique.

1. Stabilisation Anti-UV des Polyoléfines d'Extérieur (Tubes PE80/PE100, Géomembranes, Films Agricoles et Gaines de Câbles) :
Les normes régissant les canalisations de polyéthylène sous pression (ISO 4427, EN 12201 et ASTM D3350 pour l'eau et le gaz en PE80 et PE100), les géomembranes d'étanchéité (GRI-GM13) et le gainage de câbles imposent une concentration de 2,0 % à 2,6 % m/m (jusqu'à 3,0 % m/m) de noir de carbone finement divisé et homogène. Pour garantir plus de 50 ans de durabilité sous rayonnement solaire :
- La granulométrie primaire doit être inférieure ou égale à 20–25 nm (correspondant aux noirs de fourneau de type P de couleur moyenne avec une surface BET NSA >= 90–120 m2/g ; des nuances de caoutchouc grossières de 45–60 nm comme le N550 ou le N660 laissent des espaces interparticulaires sans protection qui réduisent la résistance aux UV de plus de 60 %).
- Le niveau de dispersion microscopique (ISO 18553) doit afficher une note <= 2,0–3,0 sans agglomérat grossier, car des grains mal dispersés (> 30–50 microns) créent des amorces de rupture fragile par fissuration sous contrainte lors des essais d'éclatement hydraulique.
- Faible Humidité et Très Faible Taux d'Extractibles (Qualités Tube dites « Type P ») : L'humidité doit être résiduelle et le taux d'extraits au toluène <= 0,10 % m/m afin que l'extrusion entre 210 et 250 °C n'engendre pas de porosités de vapeur d'eau, de dépôts en lèvre de filière, ni d'altération du goût de l'eau potable transportée.

2. Coloration Haute Profondeur et Mélanges-Maîtres pour Plastiques Techniques :
Pour les intérieurs de véhicules, les boîtiers d'appareillages (ABS, PC/ABS, PA6, PA66, PBT, POM) et les films d'emballage en BOPP/PET, des nuances de Pigment Black 7 fines (14–20 nm) et peu structurées (OAN 50–75 mL/100 g) sont extrudées à 30 %–50 % m/m dans des résines vectrices pour produire des mélanges-maîtres à reflets bleutés limitant la montée de viscosité du polymère.

3. Plastiques au Contact des Denrées Alimentaires et Conformité aux Teneurs en HAP :
Pour les emballages, caisses, barquettes ou capsules en contact avec les aliments, le noir de fourneau d'usage général pour pneumatiques est strictement proscrit. Seules les nuances haute pureté pour contact alimentaire conformes aux règlements US FDA 21 CFR 178.3297 (HAP totaux <= 0,5 ppm, benzo[a]pyrène <= 5 ppb) et règlement UE n° 10/2011 (FCM n° 411 : extraits au toluène <= 0,10 %, absorbance UV de l'extrait au cyclohexane à 386 nm < 0,02 UA, benzo[a]pyrène <= 0,25 mg/kg, incorporation maximale autorisée de 2,5 % m/m dans le plastique fini) sont autorisées.

APPLICATION DANS LES PEINTURES, REVÊTEMENTS, ENCRES D'IMPRIMERIE ET TONERS

Dans les revêtements liquides ou en poudre, encres et toners, le Pigment Black 7 (C.I. 77266) présente un pouvoir couvrant et un rendement tinctorial très supérieurs aux oxydes ou noirs d'origine animale, assurant une parfaite opacité sur des épaisseurs sèches de 15 à 25 microns avec seulement 1,5 % à 4,0 % de charge pigmentaire.
Critères de Sélection selon le Système d'Enduction :
- Noir Profond Teinte Pleine (Peintures Carrosserie OEM, Laques Noires Piano, Vernis pour l'Électronique) : Exige des noirs haute couleur (HC) ou couleur moyenne (MC) aux nodules primaires de 8 à 18 nm (NSA 180 à 560 m2/g) de structure basse à moyenne (OAN 45–90 mL/100 g). Les agrégats de 12 nm générant de fortes attractions de surface, le recours à un Pigment Black 7 post-oxydé (volatiles 5 % à 14 % m/m, pH 2,5–3,8) associé à un agent mouillant-dispersant polymère à fonctions amines (dosé à hauteur de 40 % à 90 % d'extrait actif par rapport au pigment) est indispensable pour descendre sous 90 nm au broyeur à billes, obtenir une rhéologie fluide, un brillant spéculaire (> 90 UB à 20°) et un noir de jais sans voile (My > 270).
- Nuançage et Peintures Grises (Peintures Bâtiment, Revêtements Industriels et Marine) : Pour créer des nuances grises par mélange avec du dioxyde de titane blanc (TiO2, ~220–280 nm) selon des ratios de 1:10 à 1:100, les noirs fins de 15 nm migrent indépendamment sous l'effet des cellules de convection de Bénard lors du séchage, générant des marbrures (« flooding and floating »). Les formulateurs s'en affranchissent en recourant à des noirs de fourneau grossiers basse couleur (LC) ou à du noir de lampe (particules de 55 à 120 nm, NSA 18–35 m2/g, OAN 100–125 mL/100 g) dont la motilité particulaire s'accorde à celle du TiO2 tout en assurant un reflet gris bleuté harmonieux.
- Encres d'Imprimerie (Offset, Flexographie, Héliogravure et Jet d'Encre) : Pour les encres offset de presse rotative, les noirs de fourneau standards (25–35 nm) procurent une excellente résistance au frottement et un séchage rapide par pénétration de l'huile. En offset feuille à feuille, les noirs alcalins non oxydés pouvant désactiver les siccatifs métalliques (perte de séchage / « loss of dry »), on utilisera des qualités post-oxydées. Pour les encres grasses d'emballage flexo et hélio, les nuances oxydées à basse structure permettent des charges pigmentaires de 15 % à 22 % m/m sans viscosité excessive.

UTILISATION DANS LES BATTERIES, MATÉRIAUX CONDUCTEURS ET ÉCRANS DE CÂBLES

Les noirs de fourneau conducteurs et les noirs d'acétylène sont étudiés pour assurer le transfert d'électrons au sein de milieux polymériques isolants ou de dispositifs de conversion d'énergie :
- Additifs Conducteurs pour Cathodes et Anodes de Batteries Lithium-Ion : Introduits à hauteur de 1,0 % à 3,5 % m/m dans les pâtes d'enduction cathodiques (LFP, NMC, NCA, LCO) en milieu NMP/PVDF ou anodiques en milieu aqueux SBR/CMC, le noir d'acétylène ou le noir de fourneau supraconducteur (NSA 60–800 m2/g, OAN 180–320 mL/100 g) tisse un maillage de percolation reliant les grains d'oxydes actifs métalliques aux collecteurs d'aluminium, diminuant la résistance interne et autorisant des régimes de décharge élevés (taux C élevés). Les noirs pour accumulateurs imposent des plafonds sévères sur les particules ferromagnétiques et impuretés métalliques (Fe, Cu, Ni, Zn, Cr <= 5 à 20 ppm au total) car ces éléments se dissolvent sous haut potentiel cathodique (> 4,2 V vs Li/Li+) puis migrent pour former des dendrites sur l'anode, sources de courts-circuits internes.
- Blindages Semi-Conducteurs pour Câbles Haute et Moyenne Tension en XLPE : Mélangé à 25 %–38 % m/m dans des bases EVA, EEA ou EPDM, le noir d'acétylène ou noir conducteur haute pureté forme les couches semi-conductrices adhérant sur l'âme en cuivre/aluminium et autour de l'isolant en XLPE. L'application réclame une teneur en cendres ioniques quasi nulle (<= 0,02 %–0,08 %), une faible teneur en soufre et un refus au tamis de 45 microns insignifiant (<= 10–20 ppm) afin d'éviter l'arborescence aqueuse (water-treeing) et le claquage diélectrique sous fort voltage.
- Composés pour Décharge Électrostatique (ESD) et Sécurité ATEX : Dosés de 3 % à 8 % m/m (pour les nuances supraconductrices à 800–1 100 m2/g) ou de 12 % à 22 % m/m (pour les noirs conducteurs usuels à 60–250 m2/g) dans des matrices PP, PE, PC, PA, ABS ou TPU pour boîtiers de transport de galettes de silicium, bacs de stockage de composants, raccords de durites d'essence pour automobiles et bandes transporteuses dans les mines grisouteuses.

RÉGLEMENTATION COSMÉTIQUE ET DISTINCTIONS ALIMENTAIRES

Dans les domaines grand public régis par des agréments sanitaires stricts, le C.I. 77266 fait l'objet de dispositions législatives formelles :
- Cosmétiques et Maquillage (Désignation INCI : CARBON BLACK / CI 77266 / D&C Black No. 2 pour les États-Unis) : Pour les produits pour les yeux (mascaras, traceurs liquides, khôls, crayons sourcils et fards à paupières) et vernis à ongles, seul le noir de carbone de qualité cosmétique certifié est permis. Conformément au règlement cosmétique européen (CE) n° 1223/2009 (Annexe IV, Entrée 126, CI 77266 et CI 77266 nano) et aux textes US FDA 21 CFR 74.2052, le produit doit satisfaire à des seuils d'ultra-haute pureté : carbone >= 97,0 %, cendres <= 0,15 %, soufre total <= 0,65 %, HAP extractibles totaux <= 0,5 ppm avec benzo[a]pyrène <= 0,005 ppm (5 ppb) et dibenz[a,h]anthracène <= 0,005 ppm (5 ppb), arsenic <= 3 ppm, plomb <= 10 ppm, mercure <= 1 ppm, et diamètre primaire >= 20 nm pour les formes non pulvérisables. Les noirs industriels ou de type pneumatique sont rigoureusement interdits dans ce domaine.
- Plastiques et Élastomères pour Contact Alimentaire (FDA 21 CFR 178.3297 / UE 10/2011) : Des noirs de fourneau désaromatisés à faible teneur en HAP (extraits toluéniques <= 0,10 %) sont autorisés pour la coloration des polymères alimentaires (jusqu'à 2,5 % m/m selon le règlement UE 10/2011, substance FCM n° 411) ainsi que pour les bandes transporteuses et garnitures de tuyauteries agroalimentaires (FDA 21 CFR 177.2600).
- Interdiction comme Colorant Alimentaire Direct (Distinction E152 et E153) : Le noir de carbone obtenu par pyrolyse d'hydrocarbures (CAS 1333-86-4, historiquement répertorié E152) N'EST PAS AUTORISÉ comme colorant dans l'alimentation humaine au sein de l'Union européenne ou des États-Unis. Pour teinter en noir des confiseries (réglisse), biscuits ou enrobages de fromages, les transformateurs doivent obligatoirement employer le charbon végétal médicinal / charbon végétal activé (additif européen E153, CAS 7440-44-0), obtenu par activation à la vapeur de résidus végétaux calcinés (bois, tourbe, coques de coco).

NIVEAUX D'INCORPORATION TYPES ET PROTOCOLES DE FORMULATION

Les taux d'introduction usuels du noir de fourneau, noir thermique, noir d'acétylène et Pigment Black 7 s'échelonnent selon la matrice et le cahier des charges :
- Bandes de Roulement, Flancs et Pièces Industrielles en Caoutchouc : 35 à 85 phr (parties pour cent parties de caoutchouc en poids) pour les qualités renforçantes (N110, N220, N330, N550, N660) ; 80 à 250 phr pour les profilés EPDM très plastifiés ou les formulations avec le noir thermique N990.
- Mélanges-Maîtres Noirs pour Matières Plastiques : 30 % à 50 % m/m de noir de carbone dans des polymères vecteurs (PE, PP, PS, EVA), redilués ensuite entre 2 % et 6 % m/m dans la pièce injectée ou le film fini.
- Tubes PE80/PE100, Géomembranes et Câblerie Stabilisés Anti-UV : 2,0 % à 2,6 % m/m (maximum 3,0 % m/m) de noir de fourneau fin de type P (<= 20–25 nm) dans le polyéthylène final.
- Peintures et Finitions Industrielles ou Carrosserie à Haute Noirceur : 1,2 % à 4,5 % m/m de Pigment Black 7 sur peinture prête à l'emploi (introduit via un pré-broyage concentré à 12 %–25 % m/m en broyeur à billes).
- Encres d'Imprimerie (Offset, Flexo, Hélio, Jet d'Encre) : 10 % à 24 % m/m pour encres liquides ou pâteuses (4 % à 8 % m/m pour le jet d'encre numérique).
- Plastiques Conducteurs / ESD et Écrans Semi-Conducteurs de Câbles HT : 3 % à 8 % m/m pour noir de fourneau supraconducteur ; 12 % à 22 % m/m pour noirs conducteurs conventionnels dans l'antistatique ; 25 % à 38 % m/m dans les blindages de câbles XLPE.
- Électrodes pour Accumulateurs Lithium-Ion : 1,0 % à 3,5 % m/m de noir d'acétylène sur le poids sec d'électrode.
- Mastics Polyuréthanes Monocomposants de Pare-Brise : 15 % à 28 % m/m de noir de fourneau étuvé à chaud (teneur en eau <= 0,05 % après séchage à 110–120 °C).

COMPATIBILITÉ ET INCOMPATIBILITÉS DU NOIR DE CARBONE

Constitué de 95,0 % à 99,9 % de carbone élémentaire sp2, le noir de carbone présente un squelette chimique particulièrement stable, mais sa surface spécifique étendue et ses groupements fonctionnels peuvent induire des interactions sensibles :
- Large Compatibilité avec les Matrices et Solvants : Les noirs de fourneau, thermiques, d'acétylène et Pigment Black 7 s'intègrent sans altération dans l'ensemble des élastomères (NR, SBR, BR, EPDM, NBR, HNBR, CR, IIR, FKM, silicones), thermoplastiques (PE, PP, PVC, PS, ABS, PA, PC, PET, PBT, POM, PEEK, PTFE), résines thermodurcissables (époxydes, polyuréthanes, polyesters insaturés, phénoliques, alkydes, acryliques), ainsi que dans l'eau et les solvants organiques usuels.
- Adsorption des Accélérateurs, Siccatifs et Stabilisants : Les noirs de haute surface spécifique (> 100 m2/g) ou post-oxydés (pH < 5,0) adsorbent chimiquement ou physiquement les accélérateurs aminés du caoutchouc (DPG, CBS, TBBS), les peroxydes organiques de réticulation (notamment le peroxyde de dicumyle en milieu acide), les siccatifs métalliques d'oxydation pour peintures (octoates de Co, Mn, Zr) et les stabilisants HALS basiques. Il est recommandé de formuler les élastomères réticulés au peroxyde avec des noirs neutres/alcalins (N990 ou fourneau à basse surface), d'ajouter des siccatifs compensateurs en peinture alkyde, et de choisir des antioxydants phénoliques ou des HALS non basiques dans les polyoléfines traitées anti-UV.
- Réaction de l'Humidité avec les Isocyanates (-NCO) et Composés Organométalliques : L'humidité résiduelle adsorbée sur le noir de carbone (0,5 % à 4,0 % m/m sur des poudres de Pigment Black 7 fines non séchées) réagit avec les groupements diisocyanates des polyuréthanes, produisant un moussage par dégagement de CO2 et une instabilité de viscosité, tout en désactivant les catalyseurs de polymérisation de type Ziegler-Natta ou métallocènes. Sécher le noir sous 0,05 %–0,10 % d'eau avant incorporation dans ces systèmes.
- Incompatibilité avec les Oxydants Puissants : Les poudres ou granulés de noir de carbone ne doivent jamais être mélangés ou stockés à proximité d'agents comburants énergiques—tels que l'oxygène liquide, chlorates, perchlorates, nitrates, permanganates, acide chromique, acide nitrique fumant ou peroxydes concentrés—car les mélanges de carbone finement divisé et d'oxydants forts forment des compositions déflagrantes sensibles à la chaleur et à l'impact.
- Corrosion Galvanique des Métaux Anodiques dans les Matériaux Conducteurs : Le noir d'acétylène et les noirs conducteurs étant des conducteurs électroniques et présentant un comportement électrochimique noble (cathodique), le contact franc entre un plastique chargé conducteur (> 15 %–25 % m/m) et des métaux non nobles comme l'aluminium, le magnésium, le zinc ou l'acier ordinaire en milieu aqueux salin peut déclencher une corrosion galvanique rapide du métal en l'absence de rupture de continuité électrique.

PRODUITS SIMILAIRES ET ALTERNATIFS AU NOIR DE CARBONE

Pour choisir une charge renforçante, un pigment noir, un écran anti-UV ou un agent de conduction, les bureaux d'études comparent le noir de carbone (CAS 1333-86-4, C.I. Pigment Black 7) à la silice précipitée, à l'oxyde de fer noir, au graphite, au charbon actif, au noir d'os et aux nanotubes de carbone.

NOIR DE CARBONE ET SILICE PRÉCIPITÉE DANS LE CAOUTCHOUC

La silice précipitée synthétique (SiO2*nH2O, CAS n° 112926-00-8 / 7631-86-9) représente la principale charge renforçante claire concurrençant le noir de fourneau dans les bandes de roulement pour pneumatiques tourisme (« pneus verts » à basse consommation) et dans les articles en caoutchouc translucides ou colorés.
Alors que le noir de carbone s'enrobe spontanément de caoutchouc hydrophobe lors d'un mélangeage direct, la silice précipitée est saturée de groupements silanols hydrophiles (-Si-OH) qui la rendent incompatible avec les caoutchoucs non polaires (SBR/BR), obligeant à recourir à des organosilanes de couplage onéreux (tels que le bis(triéthoxysilylpropyl)tétrasulfure, TESPT) et à une réaction de silanisation délicate en mélangeur interne avec dégagement de vapeurs d'éthanol. Si la silice silanée optimise la résistance au roulement (tan delta à 60 °C), le noir de fourneau renforçant (N110, N220, N234, N330) surpasse la silice en résistance à l'abrasion et à l'arrachement sur sol sec (crucial pour le transport lourd et les mines), tout en apportant une conductivité antistatique naturelle, une protection anti-UV complète et une économie de formulation sans additifs de pontage.

NOIR DE CARBONE ET OXYDE DE FER NOIR (PIGMENT BLACK 11)

L'oxyde de fer noir synthétique (Magnétite, Fe3O4, C.I. Pigment Black 11, CAS n° 1317-61-9, densité ~4,6–5,0 g/cm3, granulométrie 100–500 nm) est un pigment minéral inorganique répandu dans les dalles en béton, les tuiles, les lasures pour bois et les primaires antirouille.
Comparé à l'oxyde de fer noir, le Pigment Black 7 (C.I. 77266, densité ~1,80 g/cm3, nodules primaires 8–75 nm) présente un pouvoir tinctorial et couvrant 5 à 10 fois plus puissant au kilogramme, une profondeur optique noir intense sans commune mesure (l'oxyde de fer délivre un ton gris anthracite brunâtre), une densité squelettique 60 % plus légère (évitant les sédimentations dures en fond de bidons de peinture ou d'encre), l'absence de magnétisme, et une stabilité thermique au-delà de 180 °C (température à laquelle le Fe3O4 s'oxyde en oxyde ferrique brun-rouge Fe2O3). À l'inverse, l'oxyde de fer se mouille instantanément dans l'eau lors de la coloration en masse des ciments et mortiers.

NOIR DE CARBONE ET GRAPHITE NATUREL OU SYNTHÉTIQUE

Le graphite (C, CAS n° 7782-42-5, C.I. Pigment Black 10 / C.I. 77265, densité 2,26 g/cm3) est la variété allotropique cristalline hexagonale du carbone formée de plaquettes micrométriques planes (typiquement de 2 à plus de 100 microns) selon un empilement ordonné ABAB.
Si les feuillets de graphite glissent facilement entre eux pour fournir un pouvoir lubrifiant à sec, une haute conductivité thermique et servir de matière active pour l'intercalation réversible du lithium dans l'anode des batteries Li-ion (90 %–96 % m/m), le graphite présente une surface spécifique faible (1 à 20 m2/g), aucune structure aciniforme ramifiée, une teinte gris métallique et ne renforce pas les caoutchoucs. Dans les anodes de batteries et peintures conductrices, le noir d'acétylène ou le noir conducteur (1 %–3 % m/m, agrégats de 30–50 nm) est associé au graphite pour ponter les espaces vides entre les grosses paillettes de graphite.

NOIR DE CARBONE ET CHARBON ACTIF / CHARBON VÉGÉTAL (E153)

Le charbon actif et le charbon végétal (CAS n° 7440-44-0, additif alimentaire UE E153) sont issus de la carbonisation et de l'activation à la vapeur de matières végétales ou minérales (coques de noix de coco, bois, tourbe, charbon fossile), puis broyés en particules grossières.
Bien que constitués de carbone élémentaire, leurs morphologies et finalités techniques divergent fondamentalement : le charbon actif présente une structure spongieuse dont plus de 90 % de la surface BET (800 à 1 500 m2/g) est constituée de micropores internes (< 2 nm) calibrés pour adsorber gaz ou polluants, avec des particules anguleuses (5 à 50 microns) sans pouvoir renforçant pour le caoutchouc ni pouvoir couvrant noir profond. Le noir de carbone (CAS 1333-86-4) est formé d'agrégats aciniformes submicroniques (10 à 300 nm) dont la quasi-totalité de la surface est extérieure et accessible aux polymères et aux ondes lumineuses. Enfin, pour l'incorporation alimentaire directe dans l'UE, seul le charbon végétal (E153) est légalement autorisé.

NOIR DE CARBONE ET NOIR D'OS / NOIR D'IVOIRE (PIGMENT BLACK 9)

Le noir d'os (Charcoal, bone, C.I. Pigment Black 9, C.I. 77267, CAS n° 8021-99-6) provient de la pyrolyse d'os d'animaux en vases clos et renferme seulement 10 % à 20 % de carbone élémentaire greffé sur une charpente minérale de 80 % à 85 % de phosphate de calcium / hydroxyapatite.
Le noir d'os possède de grosses particules, une masse volumique élevée (~2,3 g/cm3), une très forte teneur en cendres (>80 %), une origine animale excluant son usage chez les fabricants véganes (exigeant des contrôles de sécurité ESB/EST) et une faible intensité colorante, ce qui le confine aux beaux-arts et finitions d'aspect velouté. Le Pigment Black 7 (noir de carbone, C.I. 77266) est composé de 95 % à 99,9 % de carbone pur, 100 % d'origine minérale de synthèse, avec une force tinctoriale décuplée.

NOIR DE CARBONE ET NANOTUBES DE CARBONE (NTC) / GRAPHÈNE

Les nanotubes de carbone monoparoi ou multiparois (SWCNT / MWCNT, CAS n° 308068-56-6) et les nanoplaquettes de graphène sont des nanomatériaux carbonés à très fort facteur de forme (1D ou 2D) établissant des seuils de percolation électrique extrêmement bas (0,05 % à 1,5 % m/m).
Cependant, les NTC et le graphène sont d'un coût très largement supérieur aux noirs conducteurs de fourneau ou d'acétylène, nécessitent des procédés complexes de désenchevêtrement par ultrasons et agissent principalement comme des ponts conducteurs de longue portée. Dans les cathodes modernes de batteries de véhicules électriques et les plastiques techniques, les formulateurs combinent 1,5 % à 2,5 % de noir d'acétylène (pour le contact intime particule à particule et la rétention d'électrolyte) avec 0,2 % à 0,5 % de NTC (pour le transport de charges à longue distance).

QUALITÉS COMMERCIALES, CONTRÔLE QUALITÉ ET CRITÈRES D'ACHAT

Le noir de carbone commercialisé se divise en cinq familles principales :

- Nuances Renforçantes pour le Caoutchouc ASTM D1765 (N110, N115, N220, N234, N326, N330, N339, N375, N550, N650, N660, N762, N772, N990) : Livrées principalement sous forme de granulés perlés à sec ou par voie humide, testées selon les protocoles ASTM D1765 (Indice d'iode, NSA, STSA, OAN, COAN, Force colorante, Perte au chauffage, Cendres, Refus de tamisage et Teneur en fines).

- 2. Nuances de Pigments de Spécialité Pigment Black 7 pour Peintures, Encres et Toners (Haute Couleur HC, Couleur Moyenne MC, Couleur Normale RC, Basse Couleur LC et Noir de Lampe) : Fournies en poudres fluides ou en billes douces faciles à désagglomérer, en versions neutres ou post-oxydées (volatiles 3,5 %–15 %, pH acide 2,0–4,5), surveillées sur la profondeur optique (My), le sous-ton (Mc), la surface BET, l'indice OAN et le refus à 325 mesh.

- 3. Nuances pour Plastiques, Mélanges-Maîtres, Tubes Haute Pression (Type P), Films et Fibres : Caractérisées par une humidité résiduelle minimale, un refus à 325 mesh quasi nul (<= 10–30 ppm), une teneur en cendres minime et un comportement optimal à l'extrusion (faible valeur FPV au filtre), avec des nodules <= 20–25 nm pour garantir 50 ans de tenue UV aux canalisations PE100 et géomembranes.

- 4. Nuances Haute Pureté / Basse Teneur en HAP pour Contact Alimentaire, Jouets et Cosmétiques : Produites sous conduite thermique spécifique pour respecter les seuils d'extraits toluéniques (<= 0,10 % m/m) et les plafonds stricts en HAP selon FDA 21 CFR 178.3297, règlement UE 10/2011 (FCM 411), AfPS GS / REACH Annexe XVII Entrée 50, ou cosmétiques CI 77266 / D&C Black No. 2.

- 5. Nuances Conductrices de Fourneau, Supraconductrices et Noirs d'Acétylène : Dotées d'une très haute structure (OAN 160–330+ mL/100 g), de très faibles matières volatiles, de cendres minimes (<= 0,02 %–0,08 %) et d'une pureté sans métaux traces (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm) pour les plastiques dissipatifs, les blindages semi-conducteurs de câbles HT et les électrodes de batteries Li-ion.
Paramètres Critiques de Contrôle Qualité Réception (QC) à Vérifier sur Chaque Lot :
- Désignation de la nuance (code ASTM N330, N550, N660, N990, Pigment Black 7 HC/MC/RC ou noir d'acétylène) et présentation physique (granulés perlés ou poudre fluide)
- Numéro CAS 1333-86-4 et numéro CE / EINECS 215-609-9
- Surface spécifique à l'azote (NSA et STSA, ASTM D6556, en m2/g) et indice d'adsorption d'iode (ASTM D1510, en mg/g)
- Indice d'absorption d'huile (OAN, ASTM D2414, en mL/100 g) et OAN comprimé (COAN, ASTM D3493)
- Force colorante (Tint Strength, ASTM D3265, en %) ou valeur de noirceur My (DIN 55979)
- Perte au chauffage / Humidité (ASTM D1509, en %) et matières volatiles à 950 °C (DIN 53552, en %)
- pH de la suspension aqueuse (ASTM D1512)
- Teneur en cendres (ASTM D1506, en %) et refus de tamisage sur 325 mesh (45 µm) et 35 mesh (500 µm) par lavage à l'eau (ASTM D1514, en ppm)
- Décoloration du toluène (% de transmittance, ASTM D1618) et certification d'absence de HAP (pour agréments alimentaires, jouets, cosmétiques ou REACH)
- Densité apparente déversée (ASTM D1513, en g/L), dureté individuelle des granulés et taux de fines d'abrasion (ASTM D5230 / D1508)

STOCKAGE ET MANIPULATION DU NOIR DE CARBONE

Conditions d'Entreposage en Magasin : Stocker le noir de carbone (y compris les noirs de fourneau, thermiques, d'acétylène et Pigment Black 7) dans ses emballages d'origine hermétiquement clos (sacs papier multicouches doublés PE, big bags FIBC) ou en silos métalliques étanches, dans un local tempéré, sec et bien ventilé, à l'abri de l'eau, de l'humidité relative ambiante, des flammes nues et des agents incompatibles.
Protection Contre la Reprise d'Humidité : Si les qualités usuelles de noir de fourneau et le noir thermique N990 sont hydrophobes, les noirs conducteurs à haute surface spécifique (NSA > 100 m2/g) et les qualités de Pigment Black 7 post-oxydées adsorbent l'humidité de l'air si les sacs restent ouverts. Une humidité supérieure à 1,0 %–2,0 % m/m provoque des porosités de vapeur lors de la vulcanisation continue du caoutchouc ou du tirage de tubes/films, augmente l'agglomération électrostatique et réagit avec les fonctions isocyanates des mastics polyuréthanes. Refermer immédiatement les emballages entamés et étuver les qualités hygroscopiques entre 105 et 120 °C avant les procédés sensibles à l'eau.

Règles de Sécurité au Poste, Captage des Poussières et Continuité de Terre : Manipuler les granulés et les poudres de Pigment Black 7 au moyen de lignes pneumatiques fermées, cannes d'aspiration sous vide ou postes de vidange de sacs reliés à un dépoussiéreur à manches équipé de cartouches en membrane PTFE pour maintenir les poussières sous les valeurs limites d'exposition professionnelle (3,0 à 3,5 mg/m3 en VME sur 8 heures). Ne jamais nettoyer les sols souillés au balai sec ou à la soufflette à air comprimé sous peine de créer un nuage d'aérosol respirable ; recourir exclusivement à un aspirateur industriel muni de filtres absolus HEPA ou au lavage humide à l'eau additionnée de détergent (attention : les boues de noir de carbone rendent les sols très glissants). La poussière de carbone étant électriquement conductrice, raccorder à la terre tous les silos, gaines de transfert, mélangeurs et big bags, et employer des armoires électriques étanches (IP65) pour éviter tout court-circuit provoqué par les poussières déposées.
Ségrégation et Précautions lors de l'Accès aux Silos : Isoler strictement le stockage des comburants énergiques (chlorates, nitrates, peroxydes, acide nitrique concentré) et des vapeurs de solvants organiques inflammables, le carbone adsorbant les solvants avec un dégagement thermique. Ne jamais pénétrer dans un silo ou une trémie de noir de carbone sans respecter les procédures d'accès en espace confiné et sans analyser au préalable la teneur en oxygène (O2) et en monoxyde de carbone (CO), une masse importante de carbone chaud pouvant subir une oxydation lente qui appauvrit l'air en oxygène tout en dégageant du CO, gaz inodore et mortel.

PREMIERS SECOURS ET DONNÉES DE SÉCURITÉ DU NOIR DE CARBONE

Mesures de Premiers Secours (Pigment Black 7 / Noir de Fourneau / Noir d'Acétylène / Noir Thermique) :

- Inhalation de Poussières de Noir de Carbone : Si un opérateur respire un nuage dense de poussières de noir de carbone ou d'aérosols de Pigment Black 7, évacuer immédiatement la personne vers une zone non contaminée à l'air libre et la maintenir au chaud et au repos en position facilitant la respiration. Inviter à se moucher avec précaution et à se rincer la gorge à l'eau claire pour éliminer les dépôts physiques des voies supérieures ; consulter un médecin si la toux, une gêne respiratoire ou une irritation persistent.

- Projection Oculaire de Noir de Carbone : Si des particules ou poussières de C.I. 77266 pénètrent dans l'œil, interdire formellement à la victime de se frotter les yeux (l'action mécanique des grains pouvant rayer la cornée). Rincer immédiatement et abondamment à l'eau courante tiède ou avec une solution oculaire isotonique stérile pendant au moins 15 minutes en maintenant les paupières bien écartées et en retirant les lentilles de contact si l'opération est aisée ; consulter un ophtalmologiste si des rougeurs, une irritation ou des résidus subsistent.

- Contact Cutané avec le Noir de Carbone : Laver la peau souillée avec du savon doux, un nettoyant adapté et beaucoup d'eau tiède, et envoyer les vêtements de travail imprégnés au nettoyage. Ne jamais utiliser de solvants organiques agressifs (toluène, acétone, essence) pour décaper la peau, ces derniers détruisant la barrière lipidique cutanée ; appliquer une crème protectrice avant le poste et une crème hydratante après le lavage.

- Ingestion Accidentelle de Noir de Carbone : En cas d'ingestion de noir de carbone ou de Pigment Black 7, rincer abondamment la cavité buccale à l'eau et faire boire 1 à 2 verres d'eau à la victime si elle est consciente. Ne pas faire vomir sans avis médical formel et solliciter un avis médical si des troubles gastro-intestinaux surviennent.

Hygiène Industrielle, Classification SGH et Valeurs Limites d'Exposition :
Au sens du Système Général Harmonisé (SGH) de l'ONU et du règlement européen CLP (CE) n° 1272/2008, le noir de carbone manufacturé (CAS 1333-86-4, CE 215-609-9) ne fait l'objet d'aucune classification harmonisée comme substance dangereuse à l'Annexe VI, sa toxicité aiguë par voie orale et cutanée étant infime (DL50 orale chez le rat > 8 000 à > 10 000 mg/kg). Néanmoins, l'inhalation chronique de poussières au poste de travail doit être rigoureusement bridée : les organismes d'hygiène fixent une valeur moyenne pondérée (VME/TWA) sur 8 heures de 3,0 à 3,5 mg/m3 pour la fraction de poussière inhalable (US OSHA PEL et NIOSH REL = 3,5 mg/m3 ; ACGIH TLV = 3,0 mg/m3). L'exposition prolongée à de fortes concentrations de poussières libres de noir de carbone au-delà des valeurs limites peut saturer les mécanismes d'épuration pulmonaire et engendrer une fibrose chez l'animal (le CIRC/IARC répertorie les poussières libres de noir de carbone inhalées en Groupe 2B comme cancérogène possible pour l'homme, tout en spécifiant clairement que le noir de carbone intimement lié au sein d'une matrice vulcanisée, d'un plastique, d'un film de peinture ou d'une encre ne présente aucun danger d'inhalation).

Équipements de Protection Individuelle (EPI) Recommandés :
Les manipulateurs exposés à l'ouverture de sacs ou à des opérations d'ensachage de poudres fines de Pigment Black 7 ou noir d'acétylène doivent porter des lunettes-masques étanches aux poussières (norme EN 166), des gants de protection en nitrile ou croûte de cuir, un vêtement de travail couvrant antistatique, des chaussures de sécurité et un appareil de protection respiratoire certifié pour particules (masque FFP2 ou FFP3 selon EN 149 / NIOSH N95 ou N100) dès lors que l'aspiration à la source ne maintient pas l'air en dessous de 3,0 mg/m3.

Conditionnement Commercial et Transports :
- Sacs à valve en papier kraft multicouches doublés de polyéthylène de 10 kg, 15 kg, 20 kg ou 25 kg nets (les granulés perlés de fourneau ou thermiques sont couramment conditionnés en sacs de 20–25 kg ; les poudres légères de Pigment Black 7 et d'acétylène en sacs de 10–15 kg)
- Sacs thermo-fusibles en EVA/PE pour introduction directe sans ouverture dans les mélangeurs internes Banbury et malaxeurs de plastiques (garantissant un poste de travail sans poussière)
- Grands Récipients pour Vrac Souples (GRVS / big bags / jumbo bags) de 500 kg à 1 100 kg avec goulotte de vidange inférieure
- Camions citernes et wagons trémies pressurisés pour transport en vrac de fort tonnage
Réglementation du Transport : Le noir de carbone industriel manufacturé (CAS 1333-86-4, produit à partir d'hydrocarbures par procédés au fourneau, thermique, d'acétylène, au gaz ou à la lampe) satisfait aux exigences de l'épreuve N.4 d'auto-échauffement du Manuel d'épreuves et de critères de l'ONU et N'EST PAS CLASSÉ comme marchandise dangereuse au titre des réglementations ADR/RID, IMDG ou IATA (à la différence des charbons actifs végétaux ou d'os classés UN 1361, Classe 4.2 ; toujours vérifier la rubrique 14 de la FDS du fabricant).

QUE FAUT-IL DÉFINIR LORS DE L'ACHAT DE NOIR DE CARBONE ?

Le C.I. 77266 regroupant des centaines de références aux granulométries primaires de 8 à 500 nm, aux structures d'absorption de 35 à plus de 330 mL/100 g et sous des aspects de billes denses ou de poudres ultra-légères, il est fondamental de cadrer précisément les éléments suivants dans votre appel d'offres :

- Domaine d'Application et Matrice Hôte : Spécifier s'il est destiné au mélange d'élastomères (NR, SBR, BR, EPDM, NBR, FKM), au compoundage de plastiques (PE80/PE100, PP, ABS, PA, PC), à des peintures en phase solvant ou hydro, à des encres, à des batteries Li-ion ou à des polymères conducteurs.

- 2. Code ASTM D1765 ou Propriétés Morphologiques Visées : Pour le caoutchouc, désigner le grade ASTM précis (N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 ou N990). Pour les peintures, plastiques ou usages conducteurs, définir la surface spécifique BET (NSA, en m2/g), l'indice d'absorption d'huile (OAN, en mL/100 g), la force colorante ou la valeur de noirceur My, et préciser s'il faut un traitement de surface post-oxydé (pH 2,0–4,0, matières volatiles 3,5 %–15,0 %) ou standard (pH 6,5–10,0, matières volatiles < 1,5 %).

- 3. Présentation Physique (Granulés Perlés vs Poudre Fluide) : Exiger des granulés perlés pour les mélangeurs internes, extrudeuses bivis et transferts pneumatiques, ou de la poudre fluide pour les broyeurs d'encres, peintures liquides, broyeurs tricylindres et plastisols.

- 4. Degré de Propreté et Agrégations Réglementaires : Fixer le refus maximal au tamis 325 mesh (ex. <= 10–30 ppm pour films étirables, tubes sous pression, fils textiles, câbles HT ou batteries), la teneur maximale en cendres, les plafonds en métaux de transition, et les homologations requises (FDA 21 CFR 178.3297, UE 10/2011 FCM 411, critères HAP selon AfPS GS / REACH Annexe XVII Entrée 50, ou qualité cosmétique CI 77266 / D&C Black No. 2).

- 5. Type de Conditionnement et Volume Prévisionnel : Préciser le conditionnement souhaité (sacs papier 10–25 kg, sacs fusibles en EVA, big bags 500–1 000 kg), les impératifs de palettisation, le tonnage pour livraison immédiate et l'engagement annuel.

APPROVISIONNEMENT EN NOIR DE CARBONE AUPRÈS D'ATAMAN KİMYA

Le noir de carbone (n° CAS 1333-86-4, n° CE 215-609-9, Colour Index Pigment Black 7 / C.I. 77266) est commercialisé par Ataman Kimya dans l'ensemble des gammes renforçantes pour élastomères selon la norme ASTM D1765 (notamment N110, N220, N234, N326, N330, N339, N375, N550, N660, N772 et le noir thermique N990), en qualités de spécialité Pigment Black 7 (haute couleur, couleur moyenne, couleur normale, basse couleur et nuances post-oxydées pour revêtements, encres et mélanges-maîtres), en qualités pour tubes et films protecteurs anti-UV, ainsi qu'en noirs de fourneau conducteurs et noirs d'acétylène.
Les entreprises souhaitant s'approvisionner en noir de carbone auprès d'Ataman Kimya peuvent soumettre leur secteur applicatif, leur matrice polymère et leurs spécifications analytiques afin de valider l'adéquation de la nuance, la forme physique (granulés ou poudre), les disponibilités en stock, les conditionnements et les propositions tarifaires.
La fourniture des détails suivants facilite l'identification de la qualité appropriée :
- Secteur d'activité et matrice polymère ou liant (caoutchouc, mélange-maître PE/PP/plastiques techniques, tube PE100, peinture liquide/poudre, encre d'imprimerie, colle polyuréthane ou système de batterie)
- Référence ASTM série N demandée (ex. N220, N330, N550, N660, N990) ou valeurs de surface spécifique (NSA en m2/g), de structure (OAN en mL/100 g), de force colorante/valeur My, de pH et de matières volatiles
- Forme physique requise (granulés perlés fluides ou poudre fluide)
- Exigences de propreté et agréments officiels (limite de refus 325 mesh, cendres, conformité contact alimentaire FDA/UE 10/2011, HAP ou conformité cosmétique)
- Quantité par commande et estimation de consommation annuelle, type de sacs ou big bags
- Lieu de livraison, Incoterms souhaités et documents demandés (FT/TDS, FDS/SDS, COA et spécification du produit en place en cas de substitution)

FOIRE AUX QUESTIONS SUR LE NOIR DE CARBONE

Qu'est-ce que le noir de carbone ?
Le noir de carbone (connu aussi comme noir de fourneau, noir d'acétylène, noir thermique, noir de tunnel, noir de lampe et Colour Index Pigment Black 7 / C.I. 77266, n° CAS 1333-86-4, n° CE 215-609-9) est une forme colloïdale paracristalline technique de carbone élémentaire (95,0 % à 99,9 % de C) produite par combustion incomplète ou décomposition thermique contrôlée d'hydrocarbures, composée de nodules sphériques primaires (8 à 500 nm) soudés par des liaisons covalentes en agrégats aciniformes ramifiés.

Le noir de carbone est-il identique à la suie de combustion ?
Non. La suie brute de cheminée ou d'échappement diesel est un sous-produit résiduaire hétérogène non contrôlé renfermant 20 % à 50 %+ de cendres volantes inorganiques, des goudrons et de fortes teneurs en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) extractibles. Le noir de carbone industriel (Pigment Black 7) est une matière première synthétisée dans des réacteurs fermés avec un contrôle rigoureux de la dimension des nodules, de la structure et une pureté chimique très élevée.

Quels sont les numéros CAS, CE et Colour Index du noir de carbone ?
Le noir de carbone est référencé internationalement sous le numéro CAS 1333-86-4, le numéro CE / EINECS 215-609-9, la dénomination Colour Index Pigment Black 7 (P.Bk.7) et le numéro de constitution C.I. 77266 (dénomination INCI cosmétique : CARBON BLACK ou CI 77266).

Comment le noir de carbone est-il fabriqué industriellement ?
Plus de 90 % de la production mondiale s'effectue par le procédé au fourneau d'huile (injection d'huile aromatique atomisée dans un flux de gaz naturel/air entre 1 400 et 1 900 °C suivi d'un refroidissement à l'eau). Les fabrications de spécialité emploient le procédé au noir thermique (craquage du méthane sans oxygène à 1 300–1 400 °C), le procédé au noir d'acétylène (auto-décomposition exothermique sans oxygène à 1 800–2 200 °C), le procédé oxydatif au gaz / sur rouleaux et le procédé à la lampe.

Que désignent les particules primaires, les agrégats et les agglomérats dans le noir de carbone ?
Les particules primaires (nodules, 8–500 nm) sont les sphères élémentaires formées lors de la pyrolyse ; elles fusionnent aussitôt en grappes tridimensionnelles indissociables appelées agrégats primaires (50–1 000 nm), qui constituent la plus petite entité mécanique dispersible du noir de fourneau. Hors du réacteur, les agrégats s'associent par des liaisons faibles de van der Waals pour former des agglomérats (1–100+ microns) qui doivent être rompus lors du mélangeage ou du broyage.

Que signifie la « structure » (indice OAN / DBP) du noir de carbone ?
La structure correspond au degré de ramification spatiale et au volume de vide interne au sein des agrégats primaires liés par covalence, mesuré par l'indice d'absorption d'huile (OAN, anciennement indice DBP, norme ASTM D2414, en mL d'huile absorbée par 100 g de noir). Les qualités à haute structure (OAN 115 à >320 mL/100 g) augmentent le module du caoutchouc, la stabilité dimensionnelle à l'extrusion et la conductivité, alors que les structures basses (OAN 35 à 75 mL/100 g) favorisent une faible viscosité et une brillance élevée dans les laques et encres.

Quelle est la différence entre les surfaces NSA, STSA et l'indice d'adsorption d'iode ?
La surface à l'azote NSA (ASTM D6556) mesure la surface spécifique BET totale, micropores compris (< 2 nm). La surface par épaisseur statistique STSA ne prend en compte que la surface externe accessible aux polymères. L'indice d'adsorption d'iode (IAN, ASTM D1510, en mg/g) est un essai de contrôle rapide pour les noirs de fourneau standards pour caoutchouc, mais il est faussé à la baisse par la présence de groupes oxygénés et ne doit jamais être utilisé sur les noirs de pigments post-oxydés.

Comment fonctionne le système de désignation ASTM D1765 (ex. N220, N330, N550, N660, N990) ?
Dans les codes à quatre caractères de l'ASTM D1765, la première lettre indique la cinétique de vulcanisation (« N » pour une vitesse normale avec les noirs de fourneau et thermiques neutres ou alcalins ; « S » pour une vitesse lente avec les noirs acides), le premier chiffre (0 à 9) classe le groupe de diamètre moyen des nodules primaires (1 = 11–19 nm, 2 = 20–25 nm, 3 = 26–30 nm, 5 = 40–48 nm, 6 = 49–60 nm, 7 = 61–100 nm, 9 = 201–500 nm), et les deux derniers chiffres caractérisent la structure de ramification (OAN).

Quelles sont les différences entre les noirs de carbone N220, N330, N550, N660 et N990 ?
Le N220 (ISAF, ~21 nm, NSA 115 m2/g, OAN 114 mL/100 g) apporte un haut rendement kilométrique et une grande résistance au déchirement pour pneus tourisme et poids lourds ; le N330 (HAF, ~29 nm, NSA 78 m2/g, OAN 102 mL/100 g) est le standard polyvalent de renforcement pour bandes de roulement et pièces industrielles ; le N550 (FEF, ~43 nm, NSA 40 m2/g, OAN 121 mL/100 g) permet une extrusion lisse et sans déformation pour profilés et durites EPDM ; le N660 (GPF, ~55 nm, NSA 35 m2/g, OAN 90 mL/100 g) génère peu de chaleur interne et procure une forte résilience pour carcasses et innerliners ; et le N990 (noir thermique moyen, ~280 nm, NSA 8 m2/g, OAN 40 mL/100 g) autorise des charges très élevées (100–250 phr) avec une faible rémanence à la compression dans les joints en FKM/NBR.

Pourquoi le noir de carbone est-il indispensable pour les tubes en polyéthylène (PE80/PE100) et les géomembranes ?
Une teneur de 2,0 % à 2,6 % m/m de Pigment Black 7 fin (nodules primaires <= 20–25 nm) forme à la fois un écran physique absorbant les rayonnements UV-A et UV-B et un agent de neutralisation régénératif des radicaux libres et peroxydes, prévenant la fragilisation photo-oxydative et prolongeant la tenue en service du polyéthylène à plus de 50 ans en extérieur.

Un noir de fourneau pour caoutchouc grossier tel que N550 ou N660 peut-il stabiliser des tubes en polyéthylène pour l'extérieur ?
Non. Les nuances grossières comme le N550 (~43 nm) ou le N660 (~55 nm) possèdent un nombre d'agrégats par unité de volume insuffisant, laissant des zones de polymère non protégées qui se craquellent prématurément sous l'effet du soleil. Les normes pour conduites sous pression (ISO 4427 / EN 12201) imposent strictement une granulométrie primaire fine <= 20–25 nm (BET NSA >= 90–115 m2/g).

Pourquoi certaines qualités de Pigment Black 7 sont-elles post-oxydées ?
L'oxydation du noir de fourneau ou noir de gaz par l'ozone, l'acide nitrique ou l'air chaud greffe des fonctions carboxyliques (-COOH), lactoniques et phénoliques (-OH) sur la surface du carbone (élevant le taux de matières volatiles à 3,5 %–15,0 % m/m et abaissant le pH à 2,0–4,0). Ces groupements acides et polaires fixent les dispersants polymères aminés, diminuent la viscosité en broyage, empêchent la floculation et maximisent la profondeur de noirceur (My) ainsi que le brillant spéculaire.

Qu'est-ce qui détermine si un noir de carbone présente un sous-ton bleuté ou brunâtre ?
En ton plein épais, les particules primaires ultra-fines (8–16 nm) diffusent peu la lumière et fournissent un noir piano profond aux reflets bleutés, tandis qu'en film mince ou par transparence, la diffusion de Rayleigh des courtes longueurs d'onde bleues confère aux particules fines un aspect chaud brunâtre. À l'inverse, lors d'un mélange de nuançage à 1 %–5 % dans du TiO2 blanc pour créer un gris, les noirs de lampe ou de fourneau grossiers (60–120 nm) diffusent préférentiellement la lumière pour offrir un sous-ton froid gris-bleu.

Pourquoi les peintres industriels préfèrent-ils le noir de lampe grossier au noir très fin dans les peintures grises au TiO2 ?
Lorsqu'un noir Pigment Black 7 très fin de 13 nm est associé à du dioxyde de titane blanc grossier de 250 nm, la différence de vitesse de déplacement des particules sous l'effet des courants de convection de Bénard lors du séchage génère une séparation de phase (phénomène de « flooding and floating » ou virage à la touche). Les noirs de lampe ou noirs basse couleur de 60–120 nm ont une dynamique proche de celle du TiO2, supprimant ce marbrage tout en assurant une nuance gris bleuté homogène.

Comment le noir de carbone conducteur rend-il les plastiques et caoutchoucs conducteurs de l'électricité ?
Les noirs de fourneau conducteurs et noirs d'acétylène à haute structure (OAN de 180 à >320 mL/100 g) construisent un réseau fractal tridimensionnel d'agrégats ramifiés dans la matière plastique. Une fois franchi le seuil de percolation, les électrons passent d'un agrégat à l'autre par saut quantique (effet tunnel) à travers des séparations de 1 à 2 nm, faisant chuter la résistivité volumique de 10^15 ohm*cm à 1–100 ohm*cm.

En quoi le noir d'acétylène est-il particulièrement adapté aux batteries lithium-ion et câbles haute tension ?
Obtenu par pyrolyse exothermique continue d'acétylène purifié à 1 800–2 200 °C sans air, le noir d'acétylène présente une teneur en carbone exceptionnelle (>= 99,5 %–99,9 % C), une teneur en cendres quasi nulle (<= 0,02 %–0,05 %), des métaux de transition traces infimes (Fe, Cu, Ni < 5–20 ppm), une cristallinité graphitique prononcée, une très faible reprise d'eau (<= 0,1 %) et une structure en chaînes développée (OAN 180–300 mL/100 g), évitant la formation de dendrites métalliques dans les éléments d'accumulateurs et l'arborescence aqueuse dans les câbles HT en XLPE.

Pourquoi un malaxage excessif dégrade-t-il la conductivité des plastiques conducteurs ?
Un cisaillement mécanique trop prolongé dans une extrudeuse bivis ou un mélangeur interne brise les chaînes ramifiées d'agrégats (« rupture de structure ») et noie les fragments isolés sous d'épaisses couches de polymère isolant, rompant les chemins de conduction électronique et provoquant une remontée spectaculaire de la résistivité.

Quand faut-il privilégier les granulés perlés plutôt que la poudre fluide ?
Opter pour les granulés perlés (densité 320–520 g/L) lors de l'utilisation de circuits d'alimentation pneumatique sans poussière, de trémies de pesée pondérale, de mélangeurs internes de caoutchouc Banbury et d'extrudeuses bivis pour le compoundage plastique. Préférer la poudre fluide (densité 60–240 g/L) ou les granulés très tendres pour les vernis et peintures liquides, les encres d'imprimerie, les broyeurs tricylindres et les plastisols PVC dans lesquels les granulés durs de caoutchouc ne peuvent pas être cisaillés.

Quelle est la différence fondamentale entre noir de carbone et charbon actif ?
Le noir de carbone (CAS 1333-86-4) est constitué d'agrégats aciniformes submicroniques (10–500 nm) offrant une surface essentiellement externe conçue pour le renforcement mécanique, la pigmentation noire profonde, la tenue aux UV et la conductivité. Le charbon actif (CAS 7440-44-0) est formé de fragments de charbon broyés micrométriques criblés de micropores internes (< 2 nm, 800–1 500 m2/g) destinés à fixer des molécules en phase gazeuse ou liquide, sans aptitude au renforcement du caoutchouc ni au développement d'un noir de jais pur.

Quelle est la différence entre le noir de carbone (Pigment Black 7) et l'oxyde de fer noir (Pigment Black 11) ?
Le Pigment Black 7 (noir de carbone, C.I. 77266, densité ~1,80 g/cm3, 8–75 nm) est du carbone élémentaire offrant une force tinctoriale 5 à 10 fois supérieure, une profondeur noir de jais piano et une stabilité thermique dépassant 300 °C. L'oxyde de fer noir (C.I. Pigment Black 11, Fe3O4, densité ~4,8 g/cm3, 100–500 nm) est un composé minéral d'un ton gris anthracite, moins couvrant, qui s'oxyde à l'air en Fe2O3 rouge dès 180 °C.

Quelle est la différence entre le noir de carbone et le graphite ?
Le noir de carbone est composé d'agrégats aciniformes submicroniques de nodules sphériques turbostratiques qui arment les gommes et absorbent le spectre lumineux. Le graphite (CAS 7782-42-5) est formé de feuillets cristallins hexagonaux plans micrométriques (d002 = 0,3354 nm, densité 2,26 g/cm3) assurant le glissement lubrifiant, la conduction de chaleur et l'intercalation du lithium dans les anodes, avec un reflet gris métallique sans pouvoir renforçant pour les élastomères.

Le noir de carbone est-il homologué pour les plastiques au contact des aliments ?
Oui, à la condition expresse de faire appel à une qualité spécifique de noir de fourneau haute pureté / basse teneur en HAP conforme aux textes US FDA 21 CFR 178.3297 (HAP totaux <= 0,5 ppm, benzo[a]pyrène <= 5 ppb) et/ou au règlement européen (UE) n° 10/2011 (substance FCM n° 411, extraits toluéniques <= 0,10 %, benzo[a]pyrène <= 0,25 mg/kg, incorporation maximale autorisée de 2,5 % m/m dans le polymère). Les nuances industrielles courantes sont strictement prohibées pour ces usages.

Le noir de carbone (CAS 1333-86-4) peut-il être consommé comme colorant alimentaire direct (E153) ?
Non. Le noir de carbone issu d'hydrocarbures (CAS 1333-86-4, ancien code E152) n'est pas autorisé dans les aliments au sein de l'UE et des États-Unis. La coloration noire des produits alimentaires s'effectue exclusivement avec le charbon végétal (additif E153, CAS 7440-44-0) issu de matières végétales activées à la vapeur.

Le noir de carbone entre-t-il dans la formulation des cosmétiques comme les mascaras et traceurs pour les yeux ?
Oui, mais exclusivement sous la forme de qualités cosmétiques certifiées de très haute pureté conformes au règlement cosmétique européen (CE) n° 1223/2009 (Annexe IV, Entrée 126, CI 77266) et/ou au règlement US FDA 21 CFR 74.2052 (D&C Black No. 2), imposant des limites analytiques très strictes sur les HAP, les métaux lourds (As <= 3 ppm, Pb <= 10 ppm, Hg <= 1 ppm), les cendres (<= 0,15 %) et le soufre.

Pourquoi un noir de carbone acide ou à très forte surface spécifique retarde-t-il la vulcanisation du caoutchouc ou le séchage des peintures alkydes ?
Les groupements fonctionnels oxygénés acides de surface (-COOH, pH de suspension < 5,0) et les micropores à haute surface spécifique captent par adsorption les accélérateurs aminés de vulcanisation (DPG, CBS) ainsi que les siccatifs métalliques de séchage (octoates de cobalt, manganèse), freinant la réticulation à moins de compenser par un surdosage d'accélérateur ou des siccatifs sacrificiels.

NOIR DE CARBONE – RÉSUMÉ TECHNIQUE

Le noir de carbone—connu en turc sous les noms de Karbon Siyahı, Karbon Karası ou Pigment Siyah 7 et répertorié mondialement sous le n° CAS 1333-86-4, le n° CE / EINECS 215-609-9, la désignation Colour Index Pigment Black 7 (C.I. 77266) et l'appellation INCI CARBON BLACK / CI 77266—est une forme colloïdale paracristalline élaborée de carbone élémentaire (95,0 % à 99,9 % de C, masse atomique 12,011 g/mol) synthétisée par combustion incomplète maîtrisée ou décomposition thermique d'hydrocarbures selon les procédés au fourneau d'huile, thermique, d'acétylène, au gaz/tunnel ou à la lampe. Sa nanostructure hiérarchisée à trois niveaux—associant des nodules sphériques turbostratiques primaires (8 à 500 nm) soudés par des liaisons covalentes en agrégats primaires aciniformes ramifiés (50 à 1 000 nm) et des agglomérats réversibles sous l'action des forces de van der Waals—autorise un ajustement indépendant de la surface spécifique (BET NSA 7 à >1 100 m2/g), de la structure de ramification (OAN 35 à >330 mL/100 g) et de la réactivité de surface (pH de suspension 2,0 à 10,0, matières volatiles 0,2 % à 15,0 % m/m).

Conditionnés sous forme de granulés perlés sans poussière (densité apparente de 320 à 520 g/L) ou de poudre fluide fine (densité apparente de 60 à 240 g/L) avec une densité squelettique réelle de 1,75 à 1,95 g/cm3 et une résistance à la sublimation thermique au-delà de 3 550 °C, le noir de fourneau et le noir thermique sont les charges renforçantes par excellence pour pneumatiques automobiles et génie civil, profilés en EPDM, flexibles hydrauliques, bandes transporteuses et garnitures élastomères (normalisés selon l'ASTM D1765 sous les nuances N110, N220, N234, N326, N330, N339, N550, N660, N772 et N990). Dans les thermoplastiques, peintures, encres et systèmes électrochimiques, les qualités de spécialité de Pigment Black 7 et de noir d'acétylène apportent une teinte noir piano intense, une stabilisation aux rayonnements solaires UV de plus de 50 ans dans les canalisations sous pression PE80/PE100 et géomembranes, une coloration pour contact alimentaire selon les normes FDA 21 CFR 178.3297 / UE 10/2011, et des réseaux de percolation conducteurs permanents par effet tunnel dans les plastiques ESD, les couches semi-conductrices de câbles HT en XLPE et les électrodes de batteries lithium-ion.

Pour vous assister dans le choix d'une qualité, vérifier les disponibilités de produits, obtenir nos fiches techniques (FT/TDS), fiches de données de sécurité (FDS/SDS) et certificats d'analyse de lots (COA), ou pour demander une offre de prix commerciale de noir de carbone (noir de fourneau, Pigment Black 7, noir thermique ou noir d'acétylène) adaptée à votre cahier des charges et conditionnement, vous pouvez vous adresser directement à Ataman Kimya par les coordonnées mentionnées ci-après. Notre service technico-commercial se tient à votre entière disposition pour vous guider vers la qualité optimale pour vos fabrications de caoutchouc ASTM, mélanges-maîtres, revêtements, encres ou polymères conducteurs.

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